UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE ...ribuni.uni.edu.ni/1361/1/80748.pdf · amigo, un...

0

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE ELECTROTECNIA Y COMPUTACION

DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA

“Diseño de un prototipo de una Estación Agrometeorológica Automática

(EAA) con adquisición de imágenes satelitales, y publicación de datos en

página web.”

TRABAJO MONOGRÁFICO PARA OPTAR EL TÍTULO DE

INGENIERO ELECTRONICO

PRESENTADO POR:

Br. Marcelo Antonio Obando Buitrago

Tutor:

Ing. Álvaro Antonio Gaitán.

Managua-Nicaragua.

2016.

i

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a mis padres, Marvin Alejandro Obando Portocarrero, y

María Ivette Buitrago, que siempre me han brindado su apoyo incondicional en

todas las aventuras que me he propuesto, y esta fue una de ellas. A mis colegas

excelentes personas, con las cuales compartí el trayecto de ser jóvenes a

profesionales con criterio, y calidad. A mis hermanos fuente de inspiración, y

aprecio. A mis seres más cercanos, mis amigos que a pesar de todo siempre me

raptaban para tomar un descanso de tanto estudio. También dedico este proyecto

a las siguientes personas que fueron una guía, y una inspiración desde que era muy

joven, al Padre José María Sacedon, uno de mis mentores de joven, a mi abuela,

Gloria María Parrales Buitrago por siempre creer, y confiar en mí, a mi querido

abuelo Gerardo Ernesto Mena Escobar, por enseñarme desde niño lo que era el

mundo real mostrando valores de humildad, lealtad, compañerismo. Dedico este

proyecto a dos personas en especial al Profesor Carlos Ortega, por haber sido un

amigo, un guía, y un gran colaborador, y al Profesor Álvaro Gaitán, por haber sido

un guía, y excelente tutor en esta monografía. También dedico este proyecto a Dios,

creador del universo y por ende de la vida misma. Y lo más importante dedico este

proyecto a Nicaragua, a su gente, a sus agricultores, a sus recursos naturales, para

que podamos construir un mejor país.

ii

RESUMEN

El presente documento muestra los resultados obtenidos del diseño de una estación

agrometeorológica automática con adquisición de imágenes satelitales y

publicación de página web. Este prototipo está orientado para el uso en el sector

agrícola permitiendo la medición de la temperatura, humedad, presión, velocidad y

dirección del viento, que tienen un uso esencial en todo el ciclo agrícola. Los datos

obtenidos de este dispositivos son trasmitidos por un radio enlace a una red central,

donde se ordenan y visualizan con instrumentación virtual a su vez se almacenan

dichos datos, para ser analizados y publicados en una página web.

La parte satelital es un sistema de monitoreo para ver los fenómenos climáticos que

afectan toda la región de Centro América y en base a esas visualizaciones tomar

decisiones para los siguientes campos o áreas de estudio: Climáticas, agrícolas,

sociales, sistemas de emergencia.

iii

ABSTRACT

This document displays the results obtained from the design of an automatic

wheather station, acquisition of satellite images and publishing website. This

prototype is geared for using in agriculture, allowing the measurement of

temperature, humidity, pressure, wind speed and direction, which are essential in

the agricultural cycle. The data obtained from this device are transmitted by a link to

a core network, where they are sorted and displayed with virtual instrumentation

these data will be stored, analyzed and published on a website.

The satellite part is a monitoring system for weather phenomena that affects the

entire region of Central America and based on those visualizations decisions will be

made by specialize for the following fields or areas of study: climate, agricultural,

social, and emergency systems.

iv

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 1

1. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 2

1.1. Objetivo General ................................................................................................................. 2

1.2. Objetivos Específicos .......................................................................................................... 2

2. JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................... 3

3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................. 5

3.1. Observaciones Agrico-Metereologicas y sus variables ....................................................... 5

3.1.1. Aspectos básicos de las observaciones meteorológicas agrícolas .................. 5

3.1.2. Datos como un sistema de apoyo a los servicios agrometeorológicos. .......... 6

3.1.3. Variables climáticas físicasD .................................................................................. 7

3.1.4. Variables biológicas ................................................................................................. 7

3.1.5. Escalas de observación ........................................................................................... 8

3.1.6. Extensión de las observaciones ............................................................................. 8

3.1.7. Estaciones climáticas automáticas ........................................................................ 9

3.2. Conceptos Meteorológicos ................................................................................................ 10

3.3. Sensores utilizados en estaciones meteorológicas automáticas. ........................................ 12

3.3.1. OBSERVARCIONES DEL ENTORNO FÌSICO ................................................. 14

3.3.2. FABRICANTES DE ESTACIONES AGROMETEREOLOGICAS Y SUS

PARÀMETROS ....................................................................................................................... 14

3.4. Energía Solar ..................................................................................................................... 15

3.5. Comunicación serial .......................................................................................................... 16

3.6. Modelo TCP/ IP ................................................................................................................ 19

3.7. Enlaces punto a punto ....................................................................................................... 20

3.8. LabVIEW .......................................................................................................................... 21

3.9. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) .......................................... 22

3.9.1. NOAA-POES ........................................................................................................... 22

3.9.2. TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA DE IMÁGENES (APT) .................................... 23

3.9.3. ANTENA DOBLE CROSS ARRAY ...................................................................... 27

3.10. Página WEB ...................................................................................................................... 32

3.11. Microsoft® SQL Server™ ................................................................................................ 32

3.12. Visual Studio ..................................................................................................................... 33

3.13. ELEMENTOS Y MATERIALES ..................................................................................... 34

v

3.13.1. MICROCONTROLADOR PIC16F877A ............................................................... 34

3.13.2. CONVERSOR DE RS232 A ETHERNET ........................................................... 37

3.13.3. SENSORES ............................................................................................................. 38

3.13.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS............................................................................. 44

4. DISEÑO E IMPLEMETANCION DEL SISTEMA ........................................................... 47

4.1. Descripcion del sistema ..................................................................................................... 48

4.2. Diseño de la Estacion agrometereologica ......................................................................... 49

4.2.1. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL ............................................................. 49

4.2.1.1. Diagrama de flujo .................................................................................................... 51

4.2.2. DISEÑO DEL SISTEMA DE MEDICION ............................................................ 53

4.2.2.1. Temperatura ............................................................................................................ 53

4.2.2.2. Presión ...................................................................................................................... 53

4.2.2.3. Humedad relativa .................................................................................................... 54

4.2.2.4. Velocidad del viento ................................................................................................ 55

4.2.2.5. Dirección del viento ................................................................................................. 55

4.2.3. SIMULACION DEL SISTEMA DE CONTROL Y EL SISTEMA DE

MEDICION. .............................................................................................................................. 57

4.2.4. DISEÑO DEL SISTEMA DE COMUNICACION ................................................. 58

4.2.5. DISEÑO DEL SISTEMA DE TRASMISION .......................................................... 63

4.2.6. DISEÑO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO ........................................................ 67

4.2.7. INTERFAZ GRÀFICA ............................................................................................ 70

4.3. Diseño de la comunicacion satelital .................................................................................. 74

4.3.1. ANTENA DOUBLE CROSS .................................................................................. 74

4.4. DISEÑO DE LA PÁGINA WEB .................................................................................... 84

4.4.1. S.Q.L Server ............................................................................................................ 84

4.4.2. Visual Studio............................................................................................................ 85

5. Análisis y presentación de resultados. ....................................................................... 87

5.1. Resultados ......................................................................................................................... 93

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ................................................................... 94

6.1. Recomendaciones .............................................................................................................. 95

7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................................... 96

Anexo A: Estación agrometeorológica ............................................................................................... A

7.1. A.1. Código del microcontrolador en C .............................................................................. A

7.2. A.2. Sensores ....................................................................................................................... R

vi

Sensor Digital de temperature DS1620 ....................................................................................... R

MPX4115A ................................................................................................................................ GG

HIH-4000 ................................................................................................................................ MM

Anemometer .............................................................................................................................. SS

7.3. A.3 Pruebas en tabla de nodo ........................................................................................... UU

7.4. A.4 Pistas del circuito de control y del sistema de medicion ........................................... VV

7.5. A.5: Comunicacion......................................................................................................... WW

Max-232 ................................................................................................................................. WW

Wiznet 107 SR ............................................................................................................................ III

7.6. A.6 Codigo Labview ..................................................................................................... RRR

7.7. A.7 Alimentación Solar .................................................................................................. TTT

Cálculos Energéticos ................................................................................................................ TTT

Anexo B: Construcción de Antena .................................................................................................. VVV

7.8. B.1 Script de Matlab generación del patrón de radiación. .......................................... BBBB

Anexo C: Scripts S.Q.L Server y Visual Studio .............................................................................. DDDD

7.9. C.1 Script Base de datos usuarios .............................................................................. DDDD

7.10. C.2. Script Datos almacenados de la estación ............................................................ DDDD

7.11. C.3. Script en Visual Basic Windows Form (Consults) ............................................... EEEE

7.12. C.4. Script en C ............................................................................................................. FFFF

7.13. C.5. Script Visual Studio Tabla .................................................................................. HHHH

7.14. C.6. Script Visual Studio Login ....................................................................................... IIII

7.15. C.7. Script en C del login ................................................................................................ JJJJ

ANEXO D presupuesto del proyecto ............................................................................................. KKKK

7.16. D.1. Presupuesto de la Estacion agrometereologica automatica ................................ KKKK

7.17. D.2. Presupuesto de la antena double cross .................................................................. LLLL

7.18. D.3. Comparacion de estaciones automaticas ......................................................... MMMM

vii

Lista de Figuras

Figura I Panel Fotovoltaico. ............................................................................................. 16

Figura II Niveles de Voltaje .............................................................................................. 17

Figura III Conector DB-9 .................................................................................................. 17

Figura IV Envió de datos del puerto Rs-232C .................................................................. 18

Figura V Modelo de capa OSI. ......................................................................................... 19

Figura VI Radio enlace IP-Ethernet .................................................................................. 20

Figura VII Automatic Picture Transmissions- Telemetric .................................................. 24

Figura VIII Formato de líneas de video APT. ................................................................... 26

Figura IX Antena Doble Cross Array ................................................................................ 27

Figura X Diagrama de conexión SQL Server ................................................................... 33

Figura XI Código HTML ................................................................................................... 34

Figura XII Reparto del uso del micro controlador en las diferentes áreas de difusión....... 35

Figura XIII Microcontrolador 16F877A ............................................................................. 35

Figura XIV Modulo WIZ107SR ......................................................................................... 37

Figura XV Diagrama de pines DS1620S .......................................................................... 38

Figura XVI Comportamiento del DS1620S. ...................................................................... 39

Figura XVII Sensor de presión MPX4115A. ..................................................................... 40

Figura XVIII Función de Transferencia entre voltaje y presión. ........................................ 41

Figura XIX Banda de error de la temperatura. ................................................................. 41

Figura XX Sensor de humedad HIH-4000-001. ................................................................ 42

Figura XXI Entorno Operativo del sensor. ....................................................................... 43

Figura XXII Anemómetro Davis Instruments 6410 ........................................................... 43

Figura XXIII Configuración de entradas y salidas. ............................................................ 50

Figura XXIV Simulación en proteus ................................................................................. 57

Figura XXV Chipset MAX232 ........................................................................................... 58

Figura XXVI Conexión entre el µc y el MAX232 ............................................................... 59

Figura XXVII Modulo Wiz107SR ...................................................................................... 60

Figura XXVIII Conexión entre el modulo y el pc por el protocolo RS-232 ......................... 61

Figura XXIX Conexión entre el pc y el modulo por protocolo TCP/IP ............................... 62

Figura XXX Enlace punto a punto. ................................................................................... 66

Figura XXXI Regulador Solar LMS ................................................................................... 67

Figura XXXII Panel Solar Modelo ICO-SCP 5W ............................................................... 68

Figura XXXIII Batería CDP 12V, 4Ah ............................................................................... 68

Figura XXXIV patrón de radiación DCA. .......................................................................... 77

Figura XXXV Recepción de NOAA 19 ............................................................................. 81

Figura XXXVI APT ........................................................................................................... 82

Figura XXXVII WXTOIMG ................................................................................................ 83

Figura XXXVIII Diagrama de bloques de la página web ................................................... 84

Figura XXXIX Pantalla 16 x 2 mediciones de sensores. ................................................... 87

Figura XL Unidad de control, Max232, WizNet107. .......................................................... 88

Figura XLI Sensores. ....................................................................................................... 88

Figura XLII Antena Double Cross..................................................................................... 89

Figura XLIII Receptor SDR. ............................................................................................. 89

Figura XLIV NOAA 19 Imagen Satelital en escala de grises. ........................................... 90

viii

Figura XLV Panel Frontal Pagina Web. ........................................................................... 90

Figura XLVI Login Pagina Web. ....................................................................................... 91

Figura XLVII Consulta de días, meses, años en la página Web. ...................................... 91

Figura XLVIII Panel LabView. .......................................................................................... 92

Lista de Ilustraciones

Ilustración A Alimentación de los dipolos en los planos ................................................... 29

Ilustración B Patrón de radiación isotrópico. .................................................................... 30

Ilustración C Polarización Circula de Antena ................................................................... 30

Ilustración D Diagrama de bloques del sistema ............................................................... 48

Ilustración E Diagrama de bloque Estación Automática ................................................... 49

Ilustración F Dirección del viento ..................................................................................... 56

Ilustración G Voltaje en alto y Voltaje en bajo contra la carga de resistencia recepción ... 59

Ilustración H Diagrama de conexión energética. .............................................................. 69

Ilustración I Diagrama de bloques .................................................................................... 74

Ilustración J Server Explorer ............................................................................................ 86

Ilustración K Gauge Hightchart ........................................................................................ 86

Lista de Ecuaciones

Ecuación 1 Cálculo del ancho de banda. ......................................................................... 24

Ecuación 2 Calculo de la longitud de onda del cable. ...................................................... 31

Ecuación 3 Formula de desfasamiento. ........................................................................... 32

Ecuación 4 Formula para calcular la temperatura ............................................................ 40

Ecuación 5 Función de transferencia del ......................................................................... 41

Ecuación 6 Formulas de compensación........................................................................... 42

Ecuación 7 Transición de la velocidad del viento ............................................................. 44

Ecuación 8 transición de la dirección del viento. .............................................................. 44

Ecuación 9 Formula para la salida de tensión del sensor. ............................................... 53

Ecuación 10 Compensación de la temperatura ................................................................ 54

Ecuación 11 Formulas del campo eléctrico y magnético del dipolo de media onda. ........ 75

Ecuación 12 Factor del arreglo ........................................................................................ 75

Ecuación 13 Calculo del factor arreglo ............................................................................. 76

Ecuación 14 Relación Señal a ruido. ............................................................................... 78

Lista de Tablas

Tabla 1 Tipos de sensores ............................................................................................... 13

Tabla 2 Variables recomendadas por la OMM y sus valores exactos .............................. 14

Tabla 3 Datos básicos de los satélites NOAA-POES. ...................................................... 22

Tabla 4 Características de la transmisión APT................................................................. 25

Tabla 5 Parámetros de APT. ............................................................................................ 25

Tabla 6 Características de los pics .................................................................................. 37

ix

Tabla 7 Características principales. ................................................................................. 69

Tabla 8 Consumo Energético ........................................................................................... 69

Lista de Figuras Anexo

Figure A 1 Descripción de pines ........................................................................................ R

Figure A 2 Diagrama de bloques ....................................................................................... T

Figure A 3 Medición del circuito de temperatura ................................................................ U

Figure A 4 Salida de operación del termostato.................................................................. W

Figure A 5 Lectura de transferencia de datos ................................................................. CC

Figure A 6 Escritura de transferencia de datos ............................................................... DD

Figure A 7 Optimización de la curva de trabajo ................................................................ FF

Figure A 8 Esquema de integración del sensor ............................................................... HH

Figure A 9 Diagrama en cruz ............................................................................................ JJ

Figure A 10 Recomendación de alimentación y acoplamiento en la salida. (For output

filtering recommendations, refer to Application Note AN1646.) ......................................... JJ

Figure A 11 Salida vs Presión Absoluta. .......................................................................... KK

Figure A 12 Error de banda de temperatura. .................................................................... KK

Figure A 13 Error en la presión. ....................................................................................... LL

Figure A 14 . Operating Environment (Non-condensing environment.) ............................ PP

Figure A 15. Storage Environment (Non-condensing environment.) ................................. PP

Figure A 16. Typical Output Voltage vs Relative Humidity .............................................. QQ

Figure A 17. Typical Output Voltage (BFSL) vs Relative Humidity (At 0 ºC, 70 ºC and 5 V.)

....................................................................................................................................... QQ

Figure A 18 .Mounting Dimensions (For reference only. mm/[in]) .................................... RR

Figure A 19. Typical Application Circuit ........................................................................... RR

Figure A 20. Prueba del código en el microcontrolador. .................................................. UU

Figure A 21. Prueba de sistema de medición y control. .................................................. UU

Figure A 22 Pistas de control PCB ................................................................................... VV

Figure A 23 Pistas de Sensores PCB ............................................................................ WW

Figure A 24 Esquemático simple...................................................................................... XX

Figure A 25Funciones de pines ....................................................................................... YY

Figure A 26 Circuito de prueba con formas de onda tPhL y tpLH .................................. CCC

Figure A 27 Prueba de controlador y forma de onda tPHL y tPLH ................................ DDD

Figure A 28 Prueba de circuito y forma de onda para tThl y tTlh ................................... DDD

Figure A 29 Diagrama interno Max 232 ....................................................................... GGG

Figure A 30 Ejemplo del esquema .................................................................................... III

Figure A 31 Asignación de pines WIZ107SR ................................................................ KKK

Figure A 32 Formato de envió serial .............................................................................. LLL

Figure A 33 Esquema interno Wiznet ............................................................................ PPP

Figure A 34 WIZ107 SR diagrama de flujo ................................................................... QQQ

Figure A 35 Interfaz Final .............................................................................................. SSS

Figure A 36 Soporte de los dipolos ............................................................................ WWW

Figure A 37 Materiales ............................................................................................... WWW

Figure A 38 Cajetín Ensamblado .................................................................................. XXX

Figure A 39 Conexión del cable coaxial al dipolo .......................................................... YYY

x

Figure A 40 Posición de T, tubos de aluminio y cable coaxial. ..................................... YYY

Figure A 41 Estructura de la antena y sus dipolos ......................................................... ZZZ

Figure A 42 Pistas para la conexión de los dipolos ..................................................... AAAA

Figure A 43 Antena Double Cross con sus dipolos en 30 grados. ............................... BBBB

Figure A 44 Estacion Metereologica Profesional 900ET ...........................................MMMM

Lista de Tablas Anexo

Table A 1 Lectura de los 9 bits ........................................................................................... U

Table A 2 Descripción de pines con detalles. ..................................................................... V

Table A 3 Set de comandos ............................................................................................. BB

Table A 4 Especificaciones óptimas. ............................................................................... NN

Table A 5 Ejemplo de impresión de datos. ...................................................................... OO

Table A 6 Funciones de cada Driver .............................................................................. FFF

Table A 7 Funciones de cada receptor .......................................................................... FFF

Table A 8 Especificaciones del módulo WIZ107SR ........................................................ JJJ

Table A 9 Descripcion de pines. .................................................................................... LLL

Table A 10 Comandos AT ............................................................................................ OOO

Table A 11 Sensores para la Estación Meteorológica ................................................. PPPP

Table A 12 Especificaciones del equipo .................................................................... QQQQ

Table A 13 Comparación técnicas de estaciones. ...................................................... RRRR

Table A 14 Comparación de Estaciones Meteorológicas Automáticas ........................ SSSS

Elaborado por Br. Marcelo A Obando Buitrago 1

INTRODUCCIÓN

El sector agrícola de Nicaragua es afectado constantemente por los cambios climáticos,

los cuales tienen una directa incidencia en el comportamiento del ciclo agrícola.

Nicaragua es un país tropical, posee una gran diversidad de flora y fauna, además los

diversos cultivos están ampliamente enlazados al desarrollo de estos cambios climáticos.

Los modelos convencionales agrícolas utilizan instrumentación manual, y conocimientos

empíricos desarrollados a lo largo de los años por los agricultores, siendo muy necesario

dotar al sector agrícola de un sistema automatizado para realizar mediciones climáticas

que permitan comprender las afectaciones climáticas, maximizando de esta manera la

calidad y la producción del sector agrícola.

Es de suma importancia hacer frente a las consecuencias de los fenómenos

meteorológicos que impactan directamente a este sector, los agricultores e ingenieros

agrónomos deben contar con datos meteorológicos fiables, para tomar las mejores

decisiones con respecto a los cultivos y sus respectivos cuidos.

Este trabajo monográfico consiste en la construcción un prototipo de una Estación

Agrometeorológica Automática (EAA), donde se propone proporcionar al sector agrícola,

(agricultor) un sistema que permita la obtención de información meteorológica completa,

confiable y automática.

En este documento se abarca el proceso de investigación, diseño, y construcción de un

prototipo, introduciendo al lector en cada una de las etapas que conforman el proyecto

final.


1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar el prototipo de una estación Agrometeorológica automática con adquisición de

imágenes satelitales y publicación de datos en página web, para el estudio de las

principales variables meteorológicas como temperatura, humedad, presión, velocidad,

dirección del viento, frentes fríos, cálidos, tormentas, huracanes y así permitir obtener

datos útiles, y precisos para el proceso de planificación agrícola.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1) Diseñar un sistema que permita censar las variables meteorológicas.

2) Diseñar la Interfaz Hombre Maquina (HMI) para visualizar los datos obtenidos

utilizando LabView.

3) Enlazar la estación Agrometeorológica a la central de datos por medio de un enlace

IP.

4) Diseñar y construir una antena de tipo Double Cross que permita la adquisición de

imágenes satelitales.

5) Diseñar un sitio web para la publicación de datos e histogramas, que trabaje en

tiempo real y permita visualizar las imágenes satelitales.


2. JUSTIFICACIÓN

El Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER) está avanzando en el

Proyecto de Acompañamiento al Sistema de Información Agroclimática, el cual se

propone la creación de una unidad especializada en el monitoreo y análisis de datos

climáticos para la producción agropecuaria. La Unidad Agro Meteorológica permitirá a

todos los productores tener más información, y datos más precisos, sobre el

comportamiento del tiempo en cada ciclo agrícola. (Bejarano, Agricultores tendran mas

informacion metereologica, 2016)

Asimismo INETER explicó que esa unidad “tendrá la capacidad de analizar y unificar

información que emana de las redes meteorológicas que tienen instituciones como el

MAG (Ministerio Agropecuario), INTA (Instituto Nicaragüense de Tecnología

Agropecuaria), Mefcca (Ministerio de Economía Familiar, Comunitaria, Cooperativa y

Asociativa) y el mismo Ineter. (Bejarano, Agricultores tendran mas informacion

metereologica, 2016)

Esto va a permitir que el sector tenga más información para potenciar todas las medidas

que hemos venido aprendiendo y que podemos tomar para seguir produciendo aún en la

incertidumbre climática. (Bejarano, Agricultores tendran mas informacion metereologica,

2016)

El cambio climático ha alterado el comportamiento meteorológico histórico de la región.

Los agrónomos y agricultores ya no pueden basarse en el comportamiento “tradicional”

del clima en determinadas estaciones del año. (Bejarano, 2015)

Los avances tecnológicos de los últimos años han revolucionado diversos ámbitos de la

vida y la producción agrícola no escapa a estos cambios. La toma de decisiones y la

estimación del rendimiento de las cosechas ahora no dependen exclusivamente de las

proyecciones climáticas ni de los datos de la producción de ciclos anteriores. Ahora se


dispone de imágenes satelitales que permiten un manejo integral de los cultivos, que

además de proyecciones más exactas, elevan los rendimientos. (Castellon, 2015)

Cabe mencionar que se realizaron consultas por medio de correos electrónicos, llamadas

telefónicas y visitas a las siguientes instituciones: INETER, MAG, INTA, UPANIC, como

resultado de esto se obtuvo la siguiente información:

INETER: no cuenta con estaciones agrometeorológicas automáticas para zonales

locales, solo presenta información de las tres regiones del país.

MAG: No posee ningún tipo de información.

INTA: No posee ningún tipo de información.

UPANIC: No posee ningún tipo de información.

Por las razones anteriores mencionadas, se propuso desarrollar un prototipo de una

estación Agrometeorológica automática con adquisición de imágenes satelitales y

publicación de datos en página web que contribuya al proceso de modernización, y

tecnificación agrícola. Este proyecto asistirá la obtención de datos climáticos reales,

para los agricultores y agrónomos tomando así mejores decisiones en el inicio, durante,

y finalizando el ciclo agrícola con el objetivo de optimizar sus estándares de producción,

control, y calidad con respecto al mercado local e internacional. Una característica

esencial de este proyecto es que será de bajo costo, pues será construido de manera

local.


3. MARCO TEÓRICO

3.1. OBSERVACIONES AGRICO-METEREOLOGICAS Y SUS

VARIABLES

3.1.1. Aspectos básicos de las observaciones meteorológicas agrícolas

Las observaciones de las variables físicas y biológicas en el medio ambiente son

esenciales en la meteorología agrícola. Las consideraciones meteorológicas entran en la

evaluación del rendimiento de las plantas y animales, ya que su crecimiento es el

resultado del efecto combinado de las características genéticas (la naturaleza) y su

respuesta al ambiente (crianza). Sin datos cuantitativos, la planificación

agrometeorológica, la previsión, la investigación y los servicios por los meteorólogos

agrícolas no pueden ayudar adecuadamente a los productores agrícolas para sobrevivir

y para satisfacer las crecientes demandas de alimentos y subproductos agrícolas.

También se necesitan de estos datos para evaluar los impactos de las actividades y

procesos agrícolas en el medio ambiente y el clima. Las siguientes secciones

proporcionan orientación sobre los tipos de observaciones requeridas, su extensión,

organización y precisión, así como en los instrumentos necesarios para obtener los datos,

con énfasis en los de estaciones operativas y a largo plazo. Los libros más antiguos

sobre las mediciones están generalmente disponibles para el público, pero

recientemente, el número de libros con componentes útiles para la meteorología agrícola

ha disminuido.

Las observaciones requeridas dependen de la finalidad para la que se van utilizar. Para

la caracterización de los factores agroclimáticos, para la monitorización y predicción del

clima, y para la gestión de los recursos naturales, se requiere una cobertura nacional

durante periodos de muchos años. Estos datos también proporcionan la base de datos

para el plazo más corto y en la toma de decisiones que participan actividades tales como

la agricultura dando respuesta, al seguimiento, preparación y alerta temprana de los

desastres naturales, junto con las previsiones para las plagas y enfermedades. Para


estas actividades, son necesarias observaciones adicionales. La preparación de avisos y

servicios relacionados en los métodos de cultivo, incluyendo la gestión y manipulación de

riego y el microclima, también requiere de datos especializados. Por último, las

necesidades de la investigación llamada datos detallados y precisos de acuerdo a cada

tema de investigación. Casi todos los proyectos de investigación requieren información

sobre la climatología de fondo que se pueda derivar las salidas de los tipos de estaciones

a largo plazo.

3.1.2. Datos como un sistema de apoyo a los servicios agrometeorológicos.

Los datos se consideran partes de sistemas de apoyo a los servicios agrometeorológicos.

Esto se aplica a las evaluaciones, así como las predicciones. Cabe destacar que esto se

refiere a los datos reales, es decir, los parámetros observados, o "terreno real". La

colección de buenas observaciones ha pasado de moda en muchos países debido a la

ilusión de que las estimaciones modeladas por computador pueden reemplazarlas. Los

modelos pueden ser útiles sólo si se ponen los datos de entrada real y si las

observaciones reales adicionales están disponibles para comprobar la validez de los

resultados del modelo.

Cuando los datos se han relacionado con las operaciones agrícolas, los datos agrícolas

pasan a ser esenciales, incluyendo el estado de los cultivos y de los animales. Estos

datos complementarios se recogen a menudo por personal no meteorológicos. Para todas

las aplicaciones agrometeorológicas, con el fin de hacer que la información disponible

pueda ayudar a los agricultores con el tiempo climático sobre el terreno, para preparar

avisos, y para permitir una planificación a largo plazo, es necesario combinar los datos

meteorológicos de la agricultura.

Para hacer un mejor uso de los datos agrometeorológicos en apoyo a los servicios

agrometeorológicos y proporcionar la transferencia efectiva del conocimiento de la

meteorología agrícola a los agricultores a nivel de explotación.


3.1.3. Variables climáticas físicas

La meteorología agrícola se ocupa de todos los aspectos de los climas locales, regionales

y las causas de sus variaciones, lo que hace de observación estándar de variables

climáticas una necesidad fundamental (Hubbard, 1994). También se refiere a las

modificaciones climáticas, que pueden ser introducidas por la gestión humana de las

operaciones de la agricultura, la ganadería y la silvicultura (por, Stigter, 1994a). Se

observan las variables físicas del clima para ayudar a la gestión de las actividades

agrícolas. Esta gestión incluye la determinación del tiempo, alcance y la forma de cultivo

y otras operaciones agrícolas (Siembra; cosecha; siembra; aplicación de desinfectantes

y herbicidas; arado; desgarradora; rodadura; irrigación; supresión de la evaporación, el

diseño, la construcción y reparación de edificios para el almacenamiento, la cría de

animales, etc.) y diferentes métodos de conservación, uso industrial y el transporte de los

productos agrícolas. parámetros climáticos indispensables en el desarrollo de la

meteorología agrícola incluyen, más o menos, todos los relacionados con la climatología

geográfica, sobre todo aquellos que permiten la interpretación de procesos físicos en las

capas más bajas del suelo y la atmósfera superior, que son los determinantes climáticas

para la biosfera local o regional (Monteith y Unsworth, 2007). Los parámetros

relacionados con la energía y el balance hídrico son, muy importante, como la lluvia, la

humedad, la temperatura, la radiación solar y el movimiento del aire. Además, ciertas

características físicas y químicas de la atmósfera, la precipitación y el suelo también son

importantes en la meteorología agrícola. Estas características pueden incluir CO2 y SO2;

material disuelto suspendido en la precipitación; la temperatura del suelo, la humedad y

la salinidad. Tales mediciones requieren equipo especializado, que sólo está disponible

en algunas zonas seleccionadas.

3.1.4. Variables biológicas

Además de la observación científica del entorno físico, la evaluación simultánea de los

objetos de la agricultura y sus objetos, es decir, las plantas, los animales y los árboles,

tanto individualmente como en comunidades, es también un requisito previo de la

meteorología agrícola. Las observaciones de rutina proporcionados por las estaciones


climatológicas y agrometeorológicas deben ir acompañadas de observaciones biológicas

de rutina. Con el fin de obtener los mejores resultados, estas observaciones deben ser

comparables con las del entorno físico en extensión, y precisión. Las observaciones

biológicas en general, son fenológicas o fenómenos de la naturaleza. Las observaciones

fenológicas se hacen para evaluar las posibles relaciones entre el medio físico y el

desarrollo de las plantas y los animales, mientras que los tipos de fenómenos se hacen

para relacionarse con el entorno físico como los cambios de la biomasa. El Manual del

Sistema Mundial de Observación (OMM-Nº. 544) y algunos de los datos Técnico de la

OMM incluyen ciertos detalles acerca de las observaciones de este tipo.

3.1.5. Escalas de observación

En meteorología agrícola, se requieren observaciones sobre la macro, meso y micro

escala. En las escalas más grandes se debe hacer uso de todas las observaciones

locales disponibles de parámetros físicos ambientales realizadas por la red sinóptica

internacional de estaciones. En la práctica, las observaciones se pueden utilizar en

tiempo real en la agricultura. En los parámetros con muy poca variación espacial (como

la duración de la insolación), las redes de observación de baja densidad normalmente

son suficientes para fines agrícolas. La mayor parte de las actividades de planificación en

el ámbito agrícola, sin embargo, requieren de datos de alta densidad.

Para el trabajo de investigación en meteorología agrícola, instrumentación estándar en

condiciones ambientales estándar es a menudo útil, pero en algunos casos se requieren

estaciones especiales, con un equipo especial de instrumentación y poco común (por

ejemplo, la OMM, 1994a).

3.1.6. Extensión de las observaciones

La meteorología agrícola puede y debe hacer uso de todas las observaciones locales

disponibles del medio ambiente, parámetros físicos, redes climatológicas e hidrológicas,

incluyendo una amplia gama de datos de superficie y puntuales derivadas del análisis y

las predicciones numéricas del tiempo. Esto incluye ciertos datos en altitud (al menos en

las capas inferiores de hasta 3 000 m), por ejemplo, los vientos superiores (aerobiología)


y perfiles de temperatura y humedad (por los presupuestos de energía). De hecho, es

deseable que en las estaciones seleccionadas se hicieran observaciones adicionales de

interés más específico a la agricultura.

La estaciones climatológicas e hidrológicas, que son a menudo más representativa de

áreas agrícolas que las estaciones sinópticas, proporcionar información (cantidad de

precipitación diaria, temperaturas extremas, etc.) que es útil para los propósitos de

agrometeorología operativa y en la gestión de riesgos e incertidumbres. Dado que estas

redes sinópticas o estaciones climatológicas e hidrológicas están restringidas en la

densidad o en el tipo de observación, es deseable que sean complementados por las

estaciones meteorológicas agrícolas. La red completa debe incluir todos los aspectos de

las variaciones climáticas, y suelo, cada tipo de operación agrícola, horticultura, las

operaciones de cría de animales, hidrobiológicos, y forestales que existen en el país.

3.1.7. Estaciones climáticas automáticas

Se hace referencia a la OMM (2001a, 2008b) Un AWS (Automatic Wheater Station) se

define como una estación meteorológica donde se hacen observaciones y se transmite

la información de forma automática. Si es necesario, pueden ser controladas ya sea

localmente o desde una estación de cómputo. La mayor parte de las variables requeridas

para fines agrícolas se puede medir por la instrumentación automática. A medida que las

capacidades de los sistemas automáticos se expanden, la relación de estaciones

puramente está en constante aumento. La orientación con respecto al emplazamiento y

la exposición, los cambios en la instrumentación, y la inspección y el mantenimiento se

aplican por igual a las estaciones meteorológicas automáticas y estaciones

meteorológicas dotadas de personal. Las estaciones meteorológicas automáticas se

utilizan para satisfacer varias necesidades, que van desde una única ayuda para el

observador en las estaciones tripuladas para completar el reemplazo de los observadores

por las estaciones automáticas. Una clasificación general de estas estaciones incluye

estaciones que proporcionan datos en tiempo real y aquellos que registran datos para su

análisis o análisis fuera de línea no se realiza en tiempo real. Sin embargo, no es raro

que, para estas dos funciones a desarrollar por el mismo AWS.


Al planificar la instalación y funcionamiento de una red de estaciones meteorológicas

automáticas, es de suma importancia tener en cuenta los diversos problemas asociados

con las instalaciones de mantenimiento y calibración, con su organización, y con el

entrenamiento y formación de personal técnico. En general, un AWS consta de sensores

instalados alrededor de una torre meteorológica alojado en escudos medioambientales

correspondientes; un sistema de procesamiento central para la adquisición de datos de

sensores y la conversión en formato legible por ordenador; y algunos equipos periféricos,

tales como una fuente de alimentación que no se puede interrumpir.

El principio general es que una estación debe proporcionar mediciones que son, y siguen

siendo, representantes de la zona circundante, cuyo tamaño depende de la necesidad de

aplicación en la meteorología agrícola.

Un AWS normalmente forma parte de una red de estaciones meteorológicas y transmite

sus datos o mensajes procesados a un sistema central de procesamiento de la red por

varios medios de telecomunicación de datos. Los sensores con salidas eléctricas

muestran derivas en el tiempo y, en consecuencia, necesitan la inspección periódica y

calibración.

3.2. CONCEPTOS METEOROLÓGICOS

Agrometeorología: según el Instituto de Meteorología de la República de Cuba

(INSMET), es Agrometeorología una ciencia aplicada que estudia la influencia del tiempo

atmosférico y el clima sobre la productividad agrícola, la ganadería y la silvicultura.

Elemento Meteorológico: son variables atmosféricas o fenómenos (temperatura del

aire, presión, viento, humedad, tormentas, nieblas, ciclones o anticiclones, etc.) que

caracteriza el estado del tiempo en un lugar específico y en un tiempo dado. Las variables

a considerar en este proyecto son:


a) Presión Atmosférica: es el peso del aire de la atmósfera que ejerce una presión

sobre la superficie de la tierra. La presión atmosférica ejerce sobre cada cuerpo,

sobre cada partícula, sobre cada objeto, sobre cada superficie, cuanto más aire

hay sobre una zona más alta es la presión, esto significa que la presión atmosférica

cambia con la altitud. La presión barométrica también cambia con las condiciones

meteorológicas locales.

b) Temperatura: se define como una magnitud variable que depende de la velocidad

de las moléculas del aire. Estas moléculas son el oxígeno y el nitrógeno. Esta

magnitud nos permite expresar el grado de calentamiento o enfriamiento de los

cuerpos. El resultado se expresa en grados centígrados (Celsius), o Fahrenheit.

c) Humedad Relativa: la humedad por sí sola se refiere a la cantidad de vapor de

agua que contiene el aire. Humedad relativa es la relación entre la masa de vapor

de agua que tiene una determinada masa de aire y la que tendría si estuviese

saturada en la misma temperatura. Esta relación se expresa en porcentaje.

d) Velocidad del viento: es la distancia recorrida por una masa de aire en una unidad

de tiempo (segundos, minutos, horas, etc.) El resultado se expresa en Km/h, m/s,

etc.

e) Dirección del viento: indica desde donde proviene el viento. Por ejemplo, si nos

indica el Norte es que el viento va hacia el Sur. Se expresa con diferentes

magnitudes (grados sexagesimales, centesimales, etc.).

Instrumentos Meteorológicos: aparato, equipo (termómetro, barómetro, higrómetro,

pluviómetro, etc.) conformado por una serial de elementos, sensores para medir un sin

número de variables atmosféricas (temperatura, presión, humedad, lluvia, etc.). Entre

otros tenemos los siguientes:

Estación Agrometeorológica: es un lugar escogido adecuadamente para colocar los

diferentes instrumentos que permiten medir las distintas variables que afectan al estado

de carácter biológico en un momento y lugar determinado.


Organización Meteorológica Mundial (OMM): es un organismo especializado de las

Naciones Unidas. Es su portavoz autorizado acerca del estado y el comportamiento de la

atmósfera terrestre, su interacción con los océanos, el clima que produce y la distribución

resultante de los recursos hídricos.

Clasificación de Estaciones Meteorológicas: de acuerdo a lo establecido por la

Organización Meteorológica Mundial (OMM), se clasifican de la siguiente manera:

a) Sinópticas: dedicadas al estudio de las variables meteorológicas con el objeto de

prever el tiempo a corto plazo.

b) Climatológicas: en donde se observa el estado del tiempo acumulando datos con

fines estadísticos permitiendo clasificar el clima de un lugar.

c) Agrícolas: en donde se observa tanto el estado del tiempo como fenómenos de

carácter biológico en íntima relación con la agricultura del lugar.

d) Aeronáuticas: tienen como objeto facilitar la circulación aérea.

e) Especiales: creadas con carácter temporal para el estudio específico de

determinadas variables.

Garita o Abrigo Meteorológico: es una caseta donde se instalan los instrumentos que

han de estar al aire libre, pero protegidos de la radiación solar, lluvia, etc. El aire debe

circular por dicho interior.

3.3. SENSORES UTILIZADOS EN ESTACIONES

METEOROLÓGICAS AUTOMÁTICAS.

Para la selección de sensores se debe de seguir varias recomendaciones de la

Organización Mundial de la Meteorología (OMM) que serán detallados a continuación,

también se recomienda investigar las empresas que comercian estaciones

agrometeorológica y ver los rangos de operación necesarios que también serán

mencionados.


Los primeros tipos de estaciones meteorológicas automáticas, muchas de ellas eran de

exploración sensible electromecánica, estaban equipados con sensores mecánicos:

termómetro bimetálico, higrómetro de cabello, barómetro de cápsula aneroide, sensor de

precipitación de cangilón basculante, etc. Algunos de estos sensores todavía son de uso

habitual en diseños de estaciones automáticas basados en computadoras.

En las estaciones automáticas se utilizan los siguientes sensores, clasificados por orden

de prioridad:

Parámetro medido Tipo de sensor Temperatura Termómetro de resistencia de platino Termistor, respuesta lineal Termistor, respuesta exponencial Termómetro bimetálico

Humedad Célula de rocío de LICI Psicrómetro de termistor Higrómetro de cabello Higrómetro Pernix

Presión atmosférica Cápsula aneroide Barómetro de mercurio

Velocidad del viento Sensor de rueda de cazoleta Sensor de hélice

Dirección del viento Veleta Precipitación Cangilón basculante Cámara volumétrica de válvula Balanza de pesar Heliófila Sensor de fotocélula Sensor de termistor Radiación solar Termopila Detector de luminancia Fotocélula Detector de precipitación Sensor de resistencia eléctrica Sensor de capacitancia eléctrica Techo de nubes Cielómetro de haz giratorio Visibilidad Transmisómetro Visibilímetro de retrodispersión

Tabla 1 Tipos de sensores

La fiabilidad del sensor para usar con equipo automático puede decidirse considerando

dos juegos de características del sensor:

a) Las características funcionales del sensor, o sea exactitud, estabilidad de las

características de calibración, especificidad de respuesta y durabilidad;


b) Los rasgos de acoplamiento al equipo automático del sensor: salida eventual o

analógica, algoritmo del parámetro atmosférico al sensor, fácil intercambiabilidad,

requisitos de mantenimiento módicos, requisitos de energía económicos.

3.3.1. OBSERVARCIONES DEL ENTORNO FÌSICO

Los programas de observación en las estaciones meteorológicas agrícolas debe incluir

observaciones de algunas variables o todas las variables que caracterizan el medio físico:

la radiación solar, (sol y nubosidad), temperatura del aire y del suelo, la presión del aire,

la velocidad y dirección del viento, humedad del aire y la humedad del suelo, la

evaporación y la precipitación (incluyendo observaciones de granizo, rocío y la niebla). El

balance hídrico, la evapotranspiración y otros flujos pueden ser deducidas de estas y

otras mediciones. La precisión mínima para las distintas variables se recomienda en la

OMM (2008b) como se indica en la Tabla 3.

Variable La exactitud requiere valores diarios

Temperatura, incluyendo Max / min, bulbo húmedo y seco, el suelo < ±0.5ºC

Lluvia ± 1 mm

radiación solar 10 % (±1h)

Evaporación ± 1 mm

humedad relativa ±5%

Fotoperiodo 10 % (±1h)

velocidad del viento ±0.5 ms–1

presión del aire ±0.1 ha Tabla 2 Variables recomendadas por la OMM y sus valores exactos

3.3.2. FABRICANTES DE ESTACIONES AGROMETEREOLOGICAS

Y SUS PARÀMETROS

Los rangos de medición de las variables climáticas a considerar en la Estación

Meteorológica, se basan en los rangos necesarios en la actividad agrícola del sector y

rangos que presentan las siguientes estaciones comerciales:


Sutron Company:

Extremada facilidad de uso no se requiere programación

Condiciones de humedad de 0-99 %

Altamente modificable

Todo el cableado ha sido probado por la empresa Sutron usando la normativa ISO

90001:2008 con los mejores estándares.

Datos seguros en condiciones climáticas extremas (-40 Co a 60 C)

Weather Hawk:

Temperatura -40° a + 50°

Humedad Relativa 10% a 95%

Presión 4,43’’ a 33,96’’ mercurio

Dirección del Viento 0 a 352°

Velocidad del Viento inicial 0 a 78 m/s

3.4. ENERGÍA SOLAR

En la actualidad el consumo de energía fósil en Nicaragua es costoso, además requiere

de grandes inversiones en infraestructura de transporte del tendido eléctrico, lo cual hace

necesaria la búsqueda de nuevas formas de generar energía eléctrica a partir de fuentes

renovables, algunos ejemplos de estas son: energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica,

entre otras. Las energías renovables son inagotables, limpias y se pueden utilizar en

forma auto gestionada.

La energía solar, es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones

nucleares de fusión; llega a la Tierra a través del espacio en fotones, que interactúan con

la atmósfera y la superficie terrestre.

Con una adecuada recolección de la radiación solar, se puede obtener básicamente dos

resultados: calor y electricidad. El calor se logra mediante los colectores térmicos y la


Figura I Panel Fotovoltaico.

electricidad a través de los llamados módulos fotovoltaicos. Entre las aplicaciones de la

energía solar, se tiene: para calefacción, enfriamiento y refrigeración de recintos,

evaporación y destilación, generación de energía, hornos solares y otros usos.

Energía Solar Fotovoltaica: Los sistemas fotovoltaicos convierten directamente parte de

la energía de la luz solar en electricidad. Las celdas fotovoltaicas, se fabrican

principalmente con silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, el

mismo material semiconductor usado en las computadoras. Cuando el silicio se

contamina o dopa con otros materiales de ciertas características, obtiene propiedades

eléctricas únicas en presencia de luz solar. Los electrones son excitados por la luz y se

mueven a través del silicio; este es conocido como el Efecto Fotovoltaico y produce una

corriente eléctrica directa (Figura I).

3.5. Comunicación serial

La comunicación serial es un protocolo desarrollado para la comunicación de dispositivos

sencillos, ampliamente utilizado debido a la facilidad de comunicación y las ventajas en

coste que representa. Hace uso de conectores de tipo DB-25, sin embargo, es común

observar dispositivos con conectores de tipo DB-9, de 9 pines debido a su menor costo.

El interfaz eléctrico utiliza una conexión eléctrica asimétrica con circuitos no equilibrados,

todos referenciados a tierra. Los estados lógicos son definidos por los siguientes niveles

de voltaje: (Ver figura II).


Figura II Niveles de Voltaje

Como puede observarse, el estándar considera uno lógico a todo valor de voltaje entre -

5 y -12 volts, y un cero lógico a aquellos valores entre 5 y 12 volts positivos, con una zona

de transición (zona de operación prohibida) de 5 a -5 volts.

La interfaz se utiliza a una razón de menos de 20Kbps para una distancia menor de 15m.

En la práctica se pueden exceder estos límites utilizando cables de baja capacidad en

entornos eléctricamente poco ruidosos. El protocolo RS-232 normal en el conector tipo

DB-9 utilizado en esta práctica es el siguiente:

Figura III Conector DB-9

La transferencia de información binaria básicamente se da en dos formas: la paralela y

serial. La comunicación paralela transmite todos los bits de un dato de manera

simultánea, por lo tanto la velocidad de transferencia es rápida; sin embargo tiene la

desventaja de utilizar una gran cantidad de líneas volviéndolo más costoso y además


tiende a atenuarse a grandes distancias debido a la capacitancia entre conductores, así

como a sus parámetros distribuidos. Por otra parte la comunicación serial transmite bit

por bit la información por lo que más lenta, pero con la ventaja que utiliza menos hilos y

puede extenderse a mayores distancias.

Existen dos tipos de comunicaciones seriales: síncrona y asíncrona. En la comunicación

serial síncrona, se utiliza una línea sobre la cual se transmitirán los datos y adicionalmente

se necesita de una línea que contendrá los pulsos de reloj que indicaran cuando un dato

es válido; como ejemplos de este tipo se tiene: I2C, ONE WIRE, SPI. En la comunicación

serial asincrónico no es necesario los pulsos de reloj, la duración de cada bit está

determinada por la velocidad con la cual se realiza la transferencia de datos.

Figura IV Envió de datos del puerto Rs-232C

Normalmente cuando no se realiza ninguna transferencia de datos, la línea del transmisor

se encuentra en estado idle, quiere decir en estado alto. (Figura, IV) En los

microcontroladores para representar un 0 lógico se trabaja con voltajes inferiores a 0.8 v,

y para un 1 lógico con voltajes mayores a 2.0 v. En general cuando se trabaja con familias

TTL y CMOS se asume que un “0” lógico es igual a cero voltios y un “1” lógico es igual

a cinco voltios. La importancia de conocer esta norma, radica en los niveles de voltaje

que maneja el puerto serial del ordenador, por ello son diferentes a los que utilizan el

micro controladores y los demás circuitos integrados. Por lo tanto se necesita de una

interface que haga posible la conversión de los niveles de voltaje a los estándares

manejados por los C.I. y TTL para que sean compatibles.


Los modos de transmisión se clasifican en los siguientes:

Simplex: la transmisión se realiza en un solo sentido, es decir ya sea solo para

transmitir o solo para recibir, pero no ambos.

Half-duplex: transmiten ambos equipos pero no simultáneamente. Los equipos se

alternan en la transmisión, uno transmite mientras el otro recibe.

Full-dúplex: la transmisión puede ocurrir en ambos sentidos y al mismo tiempo,

ambos equipos transmiten simultáneamente. Para ello se requieren dos líneas

independientes, transmisión y recepción; la línea de transmisión de un equipo se

conecta a la entrada de recepción del otro y viceversa. Los puertos serial del PC

son capaces de utilizar este modo.

3.6. Modelo TCP/ IP

Modelo TCP/IP: son un conjunto de protocolos que se encargan del envío, transporte,

detección de errores, y direccionamiento de información a través de una red Ethernet.

(Cisco, 2004).

El modelo TCP/IP se divide en cuatro capas, cada una tiene un conjunto de

responsabilidades específicas:

Figura V Modelo de capa OSI.


Los protocolos de capa de aplicación de TCP/IP más conocidos son aquellos que

proporcionan intercambio de la información del usuario. Estos protocolos especifican la

información de control y formato necesaria para muchas de las funciones de

comunicación de internet más comunes. Algunos de los protocolos TCP/IP son:

El protocolo Servicio de nombres de dominio, Domain Name Service se utiliza para

resolver nombres de Internet en direcciones IP.

El protocolo de transferencia de hipertexto, Hypertext Transfer Protocol se utiliza

transferir archivos que forman las páginas web de la World Wide Web.

El Protocolo simple de transferencia correo se utiliza para transferencia de

mensaje de correo y adjuntos.

Telnet, un protocolo de emulación terminal, se utiliza para proporcional acceso

remoto a servidores ya a dispositivos de red.

El protocolo de transferencia de archivos, File Transfer Protocol se utiliza para la

trasferencia interactiva de archivo entre el sistema.

(Cisco, 2004)

3.7. Enlaces punto a punto

Los enlaces punto a punto son un elemento estándar de la infraestructura inalámbrica.

A nivel de topología estos pueden pertenecer a una topología de estrella, de una simple

línea entre dos puntos u otra topología. Un enlace punto a punto puede establecerse en

modo ad hoc o infraestructura (Figura VI).

Figura VI Radio enlace IP-Ethernet


Los enlaces Punto a Punto se utilizan para comunicar dos nodos entre sí de forma

inalámbrica, a larga o corta distancia. Con la tecnología Ubiquiti, podemos realizar

enlaces punto a punto de forma fácil, teniendo en cuenta los factores de:

Ancho de banda a transportar: Es muy importante ya que con éste ítem se puede

definir el tamaño del canal, el alcance y calidad del enlace

Línea de Vista: Se debe tener una buena altura de los equipos.

Distancia del enlace: Nos define la cantidad de potencia de los equipos para una

efectiva transmisión del equipo, además, nos indica que equipo podemos comprar

y ahorrar en gastos.

Frecuencia a transmitir: Se de tener claridad que frecuencia del espectro está

disponible para la transmisión y que esta es la base para un buen enlace.

3.8. LABVIEW

LabViEW es el acrónimo de Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbech. Es un

lenguaje y a la vez un entorno de programación grafica en el que se pueden crear

aplicaciones de una forma rápida y sencilla. National Instruments es la empresa

desarrolladora y propietaria de LabVIEW, comenzó en 1976 Austin, Texas y sus primeros

productos eran dispositivos para el bus de instrumentación GPIB. (Vizcaíno, 2012)

LabVIEW es un entorno de programación destinado al desarrollo de aplicaciones, similar

a los sistemas de desarrollo comerciales que utilizan el lenguaje C o BASIC. Sin embargo,

LabVIEW se diferencia de dichos programas en un importante aspecto: los citados

lenguajes de programación se basan en líneas de texto para crear el código fuente del

programa, mientras que LabVIEW emplea la programación gráfica o lenguaje G para

crear programas basados en diagramas de bloques.

Los programas desarrollados mediante LabVIEW se denominan Instrumentos Virtuales

(VIs), porque su apariencia y funcionamiento imitan los de un instrumento real. Sin

embargo son análogos a las funciones creadas con los lenguajes de programación


convencionales. Los VIs tienen una parte interactiva con el usuario y otra parte de código

fuente, y aceptan parámetros procedentes de otros VI.

3.9. NATIONAL OCEANIC AND ATMOSPHERIC ADMINISTRATION

(NOAA)

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) es una agencia que enriquece

la vida a través de la ciencia. Nuestro alcance va desde la superficie del sol hasta las

profundidades del mar, mientras trabajamos para mantener a los ciudadanos informados

de los cambios del entorno que les rodea.

A partir de las previsiones meteorológicas diarias, advertencias de tormentas severas y

vigilancia del clima a la gestión pesquera, la restauración costera y apoyar el comercio

marítimo, los productos y servicios de la NOAA apoyan la vitalidad económica y afectan

a más de un tercio del producto interno bruto de Estados Unidos. Científicos dedicados

de NOAA utilizan la investigación de vanguardia y la instrumentación de alta tecnología

para ofrecer a los ciudadanos, planificadores, gestores de emergencia y otros tomadores

de decisiones con información confiable que necesitan cuando lo necesitan.

3.9.1. NOAA-POES

Los satélites climatológicos de órbita polar (Polar Operational Environmental Satellite,

POES) de baja órbita de NOAA fueron lanzados entre 1998 y 2009. Estos son

mostrados en la Tabla 3.

Nombre Año de Lanzamiento

Altura (km) Período (min) Frecuencia Actual (MHz)

NOAA-15 1998 807 101 137.6200 NOAA-17 2002 824 101 137.5000 NOAA-18 2005 854 102 137.9125 NOAA-19 2009 870 102 137.1000

Tabla 3 Datos básicos de los satélites NOAA-POES.


Cada uno de estos satélites circula verticalmente la Tierra unas 14 veces por día, de las

cuales entre 2 o 3 pasa cerca de nuestro país.

3.9.2. TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA DE IMÁGENES (APT)

Es un sistema de transmisión analógica de imágenes, el cual es utilizado por los satélites

climáticos en todo el mundo, fue introducido en la década de los 60 y se sigue utilizando

debido a que provee imágenes a un costo relativamente bajo tanto de recursos

energéticos del satélite como para la estación meteorológica.

La data APT es transmitida continuamente como una señal análoga, usando modulación

de amplitud de una sub-portadora de 2.4 KHz. Una nueva línea de data es transmitida

cada medio segundo, conteniendo una línea de imagen desde dos canales AVHRR. En

la figura 1 se ve la recepción de cada trama de imagen, los patrones de sincronización se

muestran en las líneas negras verticales a la izquierda de cada imagen, mientras la data

de telemetría se indica como escala de grises a los costados, soportando la calibración y

alguna otra información. Cualquiera de los dos canales AVHRR puede ser seleccionado

por la estación en tierra para la diseminación. Un canal VIS (Video A) utilizado para

entregar imagen APT visible durante el día y un canal infrarrojo IR (Video B) usado

constantemente (día y noche). Un segundo canal infrarrojo puede ser reasignado para

reemplazar el canal visible durante las porciones de noche de la órbita. (Figura VII)


La modulación máxima de la sub-portadora se define como la amplitud del WEDGE #8

de la escala de grises, produciendo un índice de modulación del 87% ±5% (sin exceder

el 92%). Los datos provenientes de los sensores de imágenes se usan para modular en

amplitud dicha sub-portadora de 2.4KHz, que luego es usada para modular en frecuencia

una portadora en VHF de 137.x MHz. La desviación de FM es de 17KHz y usando la regla

del ancho de banda de Carson podemos determinar el de este canal con la siguiente

formula:

BW = 2 ∗ (17 + 2.4)KHz = 38.8 KHz

Ecuación 1 Cálculo del ancho de banda.

Se recomienda un ancho de banda total para contrarrestar cualquier otra desviación de

frecuencia debido al efecto doppler que ocurre por el movimiento relativo que presenta el

Figura VII Automatic Picture Transmissions- Telemetric


satélite con respecto al punto de recepción. En la Tabla 4 se reúnen las características

más básicas de la transmisión APT de los satélites NOAA-POES.

Velocidad de Líneas 120 líneas/min Canales de Datos 2transmitidos

6 disponibles Resolución de Datos 4.0 km Modulación de Portadora 2.4 KHz AM sub-portadora en

portadora FM Frecuencia del Transmisor (MHz) 137.100; 137.620 ; 137.9125

Potencia del Transmisor (EOL) 5 W (37dBm)

Potencia Radiada (dBm, con un HPBW de 63 grados)

36.7

Polarización Circular a Derechas Tabla 4 Características de la transmisión APT

Estos datos son transmitidos en líneas tomográficas horizontales. Una línea completa es

de 2080 pixeles de largo, tomando 909 pixeles para cada imagen y los pixeles que sobran

son para telemetría y sincronización. Las líneas son transmitidas a 2 por segundo, lo que

es igual a 4160 Baud. La Tabla 5 resume estos datos:

Tramas

Velocidad 1 trama/64 seg Longitud 128 líneas Parámetros de Líneas Velocidad 2 líneas/seg Número de palabras 2080 Número de canales detectores 2 Número de palabras/canal detector 909 Formato de sincronización de líneas Ver Figura 2 y Figura 3 Parámetros de Palabras Velocidad 4160 palabras/seg Precisión de conversión digital a análoga 8 MSB de cada palabra de 10 bits

Tabla 5 Parámetros de APT.


Figura VIII Formato de líneas de video APT.


3.9.3. ANTENA DOBLE CROSS ARRAY

Figura IX Antena Doble Cross Array

La antena tipo Double Cross mostrada en la figura IX, es un nuevo tipo de antena para la

comunicación de satélites meteorológicos de órbita polar de la NOAA, este posee un

diagrama de radiación con área de cobertura de media esfera, el cual logra un mejor

seguimiento del satélite.

Esta antena debe cumplir con las características de recepción satelital en donde la

polarización de la antena y la frecuencia de trabajo son los parámetros más importantes

para el correcto funcionamiento de esta. Lo que se alcanza con la DCA es mejorar la

recepción satelital para los ángulos bajos de igual forma con respecto el horizonte, esto

aumenta el área de observación en la tierra. Con esta antena se busca llegar a la máxima

recepción posible con respecto al sur es decir latitud. La construcción de dicha antena es

muy simple ya que consta de cuatro dipolos de media longitud de onda conectados de

forma tal que permita un diagrama de radiación isotrópico. Así mismo, es necesario

entender la teoría de los dipolos y las configuraciones de dipolos que generan esta

antena.


El concepto de la DCA es cuatro dipolos alimentados de una forma que hace que la

antena presente una polarización circular y genere un diagrama de radiación ideal para

la recepción del satélite.

Como es de saber los satélites POES de la NOAA trabajan en el rango de frecuencia de

137 a 138 MHz por lo que la longitud de media onda debe ser calculado para una

frecuencia de 137.5 MHz, esto da como resultado que la longitud de onda teórica sea de

1.09 metros. Para comprender un poco más las DCA es necesario comprender las

antenas que anteceden a la misma, ya que la teoría de la DCA está muy ligada al dipolo

simple y a la antena de dipolos cruzados. El dipolo simple de longitud de media onda, es

la antena más elemental de todas. El dipolo simple no sirve para la recepción satelital ya

que no presenta una polarización circular, con un solo dipolo se puede conseguir

únicamente una polarización en un solo plano del espacio (horizontal, vertical o diagonal)

Al comprender que es imposible con el uso de un solo dipolo recibir una señal polarizada

circularmente, por lo que fue necesario pensar cómo solucionar dicho problema. Para

poder conseguir la polarización necesaria se utilizan dos dipolos cruzado a 90º y

separados a una longitud de un cuarto de longitud de onda. Puede ser posible que exista

una cantidad de nulos hacia una dirección pero esto se puede arreglar moviendo la

antena o cambiando un poco el ángulo entre ellos.

Como los dipolos se encuentran en el mismo plano y están alimentados linealmente

haciendo posible que presenten las mismas condiciones. En la ilustración A se observará

de diferentes planos como este arreglo de dipolos genera una polarización circular.


Ilustración A Alimentación de los dipolos en los planos

Al observar desde arriba los dos dipolos se encuentras en fase; al observar del plano Y

son un radiador ideal de polarización circular; en el plano X se pude decir que los dipolos

se encuentran desfasados, lo que resulta en que ellos se cancelen entre sí. Ya que el

objetivo de esta antena es recibir la señal satelital, la antena es colocada a una buena

altura para que se reciba la mayor cantidad de información. Es muy importante saber que

la señal en el Cenit es veinte veces más potente que en el horizonte, por eso es necesario

tener una mayor ganancia en los ángulos bajos con respecto a la salida del satélite,

siendo este el punto más cercano a la estación meteorológica.

Usando todo los análisis previos se entiende que esta antena puede ser mejorada ya que

presenta nulos en las partes laterales y un lóbulo que está apuntando al suelo el cual no

es necesario tenerlo, por lo que se deberá diseñar una antena la cual presente su

diagrama de radiación donde la mayoría de nulos se encuentren por debajo de la antena.

Pensando en esto se ha diseñado una nueva antena la DCA que tenga mejor desempeño

y no requiera ser movida ya que será completamente isotrópica (Observar ilustración B).


Ilustración B Patrón de radiación isotrópico.

En cuanto a la polarización de los dipolos serán analizados en referencia a los puntos

cardinales Norte, Sur, Este y Oeste. La primera pareja de dipolos o la antena de dipolos

cruzados NORTE-SUR presentarán la misma polaridad y fase, mientras que la pareja

ESTE-OESTE se encontraran desfasadas en 90º. Para entender mejor el

comportamiento y la polarización de esta antena se observaran diferentes planos de la

misma en donde se aprecia la polarización circular.(Observar Ilustración C)

Ilustración C Polarización Circula de Antena


Los dipolos este y oeste se encuentra desfasados en 90º y la polarización que presenta

la antena es circular, es necesario saber que ángulos tendrán los dipolos entre ellos, de

esta manera se podrá determinar la impedancia de línea de la antena que como ya fue

comentado es una propiedad que se tiene que tener muy en cuenta al momento de

diseñar antenas.

3.9.3.1. Desfasamiento de los dipolos

Al constar de cuatro dipolos es necesario el uso de un cable coaxial para realizar las

conexiones entre ellos y el receptor, estos dipolos presentan una particularidad ya que

dos de estos deben estar desfasados en 90º con respecto a la otra pareja, el desfasaje

de 90º se logra haciendo una pareja de dipolos estén conectados a una línea de un cuarto

de longitud de onda mayor a la otra pareja.

Como parte fundamental del diseño siempre se buscará cortar el cable coaxial en

múltiplos de media longitud de onda pero no en el vacío sino en relación a la velocidad

que posee la luz en el cable, tratando así tener el menor desfasaje posible y el mejor

acople en la línea de trasmisión desde la antena hasta el receptor.

Ecuación 2 Calculo de la longitud de onda del cable.

L Cable Coaxial = Longitud a la que se tiene que cortar el coaxial

C = Velocidad de la luz n= numero entero

Factor de velocidad = en dependencia de las especificaciones del cable coaxial.

Los dipolos pueden ser señalados como Norte, Sur, Este y Oeste, lo cual sirve para

identificar las posiciones de los mismos, ya que los que los dipolos de la pares NORTE-

SUR son los que están conectados a una línea coaxial de una longitud de media onda en

el medio de propagación en cambio los dipolos pares ESTE-OESTE se encontraran

conectados a una línea de trasmisión coaxial presentando un mayor tamaño, equivalente


a la media longitud de onda para ser exacto treinta y seis centímetros (un cuarto de

longitud de onda). Siempre el par ESTE-OESTE será un cuarto de longitud de onda mayor

para conseguir así el desfasaje de 90º. Esto se realiza con el uso de la formula mostrada

a continuación que es elemental en el uso de la transmisión.

Ecuación 3 Formula de desfasamiento.

Donde el valor de 0,66 es el factor de velocidad que tiene un cable coaxial RG-59 y el

RG-174 los cuales son los usados para el ensamblaje de la antena.

3.10. PÁGINA WEB

Una página Web es un documento electrónico que forma parte de la World Wide Web

generalmente construido en el lenguaje Hyper Text Language o Lenguaje de Marcado de

Hipertexto o en eXtensible Marcado de hipertexto Extensible. Para visualizar una Página

web es necesario el uso de un Browser o navegador. (Europea, 2016)

3.11. MICROSOFT® SQL SERVER™

Microsoft® SQL Server™ (Figura X) es un sistema de administración y análisis de bases

de datos relacionales de Microsoft para soluciones de comercio electrónico, línea de

negocio y almacenamiento de datos. (Microsoft, 2015)


Figura X Diagrama de conexión SQL Server

3.12. VISUAL STUDIO

Visual Studio es un completo entorno de desarrollo integrado para crear aplicaciones

espectaculares para Windows, Android e IOS, además de aplicaciones web y servicios

de nube innovadores. (Visual Studio, 2016)

El lenguaje de programación de Visual Basic, facilita la realización de tareas complejas

en poco tiempo. Las sintaxis que utiliza este lenguaje de programación proviene del

conocido BASIC, pero completada con comandos y códigos de otros lenguajes más

modernos. Este lenguaje de programación Visual Basic tiene un apartado dedicado a la

Programación Orientada a Objetos (Figura XI).


Figura XI Código HTML

3.13. ELEMENTOS Y MATERIALES

3.13.1. MICROCONTROLADOR PIC16F877A

Un microcontrolador es un circuito integrado de alta escala de integración, en cuyo interior

posee toda la arquitectura en forma limitada de un computador; CPU, memorias RAM,

EEPROM, y circuitos de entrada/salida.

Entre las ventajas de un micro controlador se tiene: sencillez de manejo, precio accesible,

elevada velocidad de funcionamiento, herramientas de desarrollo económicas y fáciles

de utilizar, diseño y programación rápida y eficaz, variedad de modelos, aumento de

prestaciones, aumento de la fiabilidad, reducción del tamaño en el producto final y mayor

flexibilidad.


Las aplicaciones de micro controladores se limita a los diseñadores, la aplicación en los

diferentes sectores en la actualidad se muestra en la (Figura XII):

Para nuestro propósito se utilizó el PIC 16F877A, porque cumple con las características

necesarias para nuestro proyecto. Este micro controlador posee una resolución de 8 bits,

8 canales convertidores analógico-digital (ADC) de 10 bits y es de bajo consumo

energético (Ver Figura XIII).

Figura XIII Microcontrolador 16F877A

Los PIC 16F873A/876A son dispositivos que estas disponibles sólo en encapsulado de

28- pines, mientras que los PIC 16F874A/877A son dispositivos que están disponibles en

encapsulados de 40 pines y 44 pines. Todos los dispositivos de la familia PIC16F87XA

Figura XII Reparto del uso del micro controlador en las diferentes áreas de difusión.


comparte la arquitectura como un común denominador, pero tienen las siguientes

diferencias:

Los PIC16F873A y PIC16F874A tienen la mitad de memoria que los chip

PIC16F876A y el PIC16F877A.

Los dispositivos de 28 pines tiene tres puertos I/O, mientras que los que

tienen 40 y 44 pines tienen cinco.

Los dispositivos de 28 pines tienen cuatro interrupciones, mientras que los

que tienen 40 y 44 pines tienen cinco.

Los dispositivos de 28 pines tienen cuatro interrupciones, mientras que los

que tienen 40 y 44 pines tienen cinco.

Los dispositivos de 28 pines tienen cinco canales de entrada A/D, mientras

que los que tienen 40 y 44 pines tienen ocho.

El puerto paralelo Esclavo está implementando solo en dispositivos de

40/44 pines.

PIC16F87XA CARACTERISTICAS DE LOS DISPOSITIVOS

Key features PIC16F873A PIC16F874A PIC16F876A PIC16F877A

Operationg Frequency DC- 20Mhz DC- 20Mhz DC- 20Mhz DC- 20Mhz

Resets (and Delays) POR, BOR(PWRT, OST)

POR, BOR(PWRT, OST)

POR, BOR(PWRT, OST)

POR, BOR(PWRT, OST)

Flash Program Memory 4K 4K 8K 8K

Data Memory (bytes) 192 192 368 368

EEPROM Data Memory (bytes) 128 128 256 256

Interrupts 14 15 14 15

I/O Ports Ports A,B,C Ports A,B,C,D,E Ports A,B,C

Ports A,B,C,D,E

Timers 3 3 3 3

Capture/Compare/PWM modules 2 2 2 2

Serial Comunications MSSP,USART MSSP,USART MSSP,USART MSSP,USART

Parallel Comunications - PSP - PSP

10-bit Analog-to-Digital Module

5 input channels

8 input channels

5 input channels

8 input channels


Analog Comparators 2 2 2 2

Instruction Set 35 Instructions 35 Instructions 35 Instructions 35 Instructions

Packages 28-pin PDIP 28-pin SOIC 28-pin SSOP 28-pin QFN

40-pin PDIP 44-pin PLCC 44-pin TQFP 44-pin QFN

28-pin PDIP 28-pin SOIC 28-pin SSOP 28-pin QFN

40-pin PDIP 44-pin PLCC 44-pin TQFP 44-pin QFN

Tabla 6 Características de los pics

3.13.2. CONVERSOR DE RS232 A ETHERNET

WIZ107SR es un módulo de la puerta de enlace que convierte el protocolo serie (RS-232)

en el protocolo TCP / IP. Este dispositivo permite la gestión y el control de un de un

dispositivo serial a través de la red TCP / IP remota.

WIZ107SR incorpora la mayor parte de los protocolos TCP / IP tales como TCP, UDP, IP,

ARP, ICMP, IGMP y MAC Ethernet. El chipset Posee velocidades de 10Mbps y 100Mbps

son todos apoyada en un conector RJ-45 que está montado en la placa de WIZ107SR.

Posee el puerto serie de 12 pines que cuenta con la especificación del estándar RS-232.

Es alimentado por una fuente de alimentación de Corriente Continua de 3,3 V con un

suministro de corriente máxima de 250 mA. (Ver información detalla en Anexo A.5)

Figura XIV Modulo WIZ107SR


3.13.3. SENSORES

Se mostraran los sensores utilizados en este proyecto, además se proporcionara

información sobre su funcionamiento y aplicaciones. Un sensor es un dispositivo que

detecta variaciones de: humedad, presión, aceleración, temperatura, fuerza, distancia,

intensidad de luz, etc.

Actualmente existen diferentes clasificaciones de sensores, siendo los más importantes

los siguientes: formato digital y formato analógico. En los sensores digitales la señal solo

puede tener un número finito de valores dentro de un rango, es decir, que la función varia

de forma discreta. En los sensores analógicos la señal puede tomar un número infinito de

valores dentro de un rango. Normalmente presentan problemas relacionados con la

presencia de ruido interferencia y distorsión. Se denomina sensor a todo elemento que

es capaz de transformar señales físicas a señales eléctricas.

3.13.3.1. Sensor Digital de temperatura DS1620

El DS1620 (Figura XV), es un Termómetro Digital y Termostato fabricado por Dallas

Semiconductor que proporciona 9 bits para leer la temperatura. Con tres terminales de

salida que provee alarma de temperatura, el DS1620 puede actuar también como un

termostato,

Figura XV Diagrama de pines DS1620S

THIGH, se activa (1 lógico) si la temperatura del DS1620 es mayor o igual a una

temperatura TH definido por el usuario. TLOW se activa (1 lógico) si la temperatura del

DS1620 es menor o igual a una temperatura TL definido por el usuario. TCOM se activa


(1 lógico) cuando la temperatura excede TH y permanece en alto hasta que la

temperatura desciende debajo de TL.

3.13.3.1.1. Diagrama de bloque

Figura XVI Comportamiento del DS1620S.

El DS1620 mide usando un sensor de temperatura basado en la banda prohibida. La

lectura de temperatura se proporciona en 9 bits, 2 de estos bits se complementan con la

lectura del emisor y se envía el comando de lectura de la temperatura. Los datos se

transmiten en serie a través de la interfaz de 3 cables, iniciando por el bit menos

significativo primero. El DS1620 puede medir temperatura en el rango de -55oC a 125o C

en 0,5o incrementos C. Para el uso Fahrenheit, use el factor de conversión definido en la

hoja del fabricante.

Para resoluciones de 0.1 °C, se pueden obtener mediante la aplicación de una fórmula y

lectura de datos del DS 1620. Para esto es necesario leer la temperatura TEMP_READ,

el valor de salida en el contador COUNT_REMAIN con el uso del comando READ

COUNTER, el número de conteo por grado centígrado COUNT_PER_C usando el

comando READ SLOPE. La temperatura actual puede ser calculada por la siguiente

formula:


Ecuación 4 Formula para calcular la temperatura

*(Ver información detalla en Anexo A.2)

3.13.3.2. Sensor de presión MPX4115A

Figura XVII Sensor de presión MPX4115A.

El MPX4115 (Figura XVII) está diseñado para detectar la presión de aire absoluta en un

altímetro o barómetro (BAP) para sus aplicaciones. El sensor fabricado por Freescale

integra un chip, con circuitos bipolares a un amplificador operacional y redes de

resistencias de película delgada para proporcionar un nivel alto de señal en la salida

analógica y la compensación de temperatura. El factor de forma pequeño y alta fiabilidad

de la integración en el chip hace que el sensor Freescale BAP sea una opción lógica y

económica para los diseñadores de aplicaciones. (Ver información detalla en Anexo A.2)

3.13.3.2.1. Características

1,5% de error máximo por encima de 0 ° a 85 °

Es ideal para el microprocesador o microcontrolador basado en Sistemas

Disponible en absoluto, diferencial y Configuraciones Gauge

Construido con elementos de larga duración


Figura XIX Banda de error de la temperatura.

Ecuación de la función de trasferencia en el sensor.

Ecuación 5 Función de transferencia del

Sensor.

Figura XVIII Función de Transferencia entre voltaje y presión.


3.13.3.3. Honeywell HIH-4000-001

Figura XX Sensor de humedad HIH-4000-001.

El sensor de Humedad HIH-4000-001 está diseñados para equipos de alta precisión. Se

puede conectar directamente a un controlador u otro dispositivo esto es posible por el tipo

de salida conocida como tensión lineal. Este sensor consume una corriente de 200 µA, la

serie HIH-4000 es a menudo ideal por su bajo consumo de amperaje, para ser operado

con batería. Los datos de calibración del sensor individual están disponibles en la hoja

del fabricante. La serie HIH-4000-0001 ofrece un alto rendimiento de HR (Humedad

Relativa). (Ver información detalla en Anexo A.2)

3.13.3.3.1. Características

Carcasa de plástico termoestable moldeado

Salida de tensión lineal vs% RH

Una mayor precisión y respuesta rápida

Tiempo de respuesta rápido

Estable, en el rendimiento baja deriva

3.13.3.3.2. Formula de compensación temperatura

Ecuación 6 Formulas de compensación


Figura XXII Anemómetro Davis Instruments

6410

Figura XXI Entorno Operativo del sensor.

3.13.3.4. Anemómetro 6410

Este sensor mide la velocidad y la dirección del viento con una alta precisión, soporta

vientos de hasta 300 km/h. (Ver información detalla en Anexo A.2)


3.13.3.4.1. Datos generales

Temperatura de operación -40º a +149F (-40º a +65º C)

Tipo del sensor

Velocidad del viento

Sensor magnético de estado

sólido.

Dirección del viento Veleta de viento y potenciómetro.

Tipo de cable 26 AWG, cuatro líneas de cable.

Conector Conector modular (RJ-11).

3.13.3.4.2. Formula de transición de velocidad del viento

V = P(2.25 T)⁄

Ecuación 7 Transición de la velocidad del viento

3.13.3.4.3. Formula de transición de la dirección del viento

Resistencia Variable 0 − 20KΩ; 10KΩ = Sur 180O

Ecuación 8 transición de la dirección del viento.

3.13.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

A continuación se mencionaran algunas ventajas y desventajas de los principales

elementos seleccionados para el proyecto, frente a otros componentes:


Microcontrolador 16F877A frente a un PLC

Ventajas

Precio bajo del

Microcontrolador.

Herramientas potentes

y económicas para el

desarrollo de software y

hardware

Permite automatizar

sistemas sencillos.

Desventajas

Limitada capacidad

para automatizar

sistemas complejos

Limitada capacidad

de respuesta frente

a un PLC por sus

actuadores

Sensor Digital de temperatura DS1620, frente al LM335,LM35 y termocuplas:

Ventajas

Señal de salida digital de 9

bits

Datos trasmitidos por

interface serial

Respuesta más rápida

Desventajas

Precio más elevado

No se encuentra en el

mercado local

La termocuplas son más

precisas pero más

costosas

Sensor de humedad HIH-4000-001, frente al DHT11:

Ventajas

Material más resistente

Mejor precisión

No integra el sensor de

temperatura

Puede medir a altas

temperaturas

Desventajas

Precio más elevado


mercado local


Sensor de Presión MPX4115A, frente al MPS20N0040D-S

Ventajas

Mide de 20 hasta 115

KPA

Bajo consumo

energético

Ideal para

Microcontroladores

Desventajas


mercado local

Anemómetro Davis Intruments 6410, frente al Anenometer wind speed

adafruit

Ventajas

Tiene veleta

Material resistente a

condiciones adversas

Dirección de viento, con

salida de voltaje según el

potenciómetro (20KΩ)

Desventajas

Precio más elevado


mercado local

Sistema de alimentación solar ( modulo fotovoltaico, Batería CDP

chicago, Controlador LMS) frente a la red comercial de energía 120V, 60

Hz

Ventajas

Alimentación Autónoma

Uso del Sol, siendo una

energía renovable, limpia,

y ecológica.

Desventajas

Precio elevado a corto

plazo

47

4. DISEÑO E IMPLEMETANCION DEL SISTEMA

En este capítulo se describe el proceso de diseño del sistema, así como todos

los componentes que conforman este proyecto. Hay diversas maneras de

realizar este proyecto. Según nuestro criterio hemos evaluado las diferentes

tecnologías existentes en el mercado local e internacional utilizando como

criterio principal el uso de Hardware de costo intermedio y Softwares robustos

para desarrollar un sistema robusto y escalable.

En el diagrama de bloque (Ilustración D) podemos visualizar el diseño de la

estación Agrometeorológica automática, con adquisición de imágenes satelitales

y publicación de página web, para explicar todo el sistema consideramos que es

más fácil separarlo de una manera modular siendo estos los siguientes módulos

generales:

Estación Agrometeorológica Automática

Antena Double Cross

Página Web

48

Ilustración D Diagrama de bloques del sistema

4.1. DESCRIPCION DEL SISTEMA

El proyecto fue distribuido en tres áreas importantes, la medición de parámetros

climáticos para cultivos y la visualización de imágenes meteorológicas y la página

web, estos tres campos permiten hacer un mejor estudio de la agrometeorología

y en base a la interpretación y la validación de datos y así lograr obtener los

mejores parámetros para todo el ciclo agrícola. La página web es la reunión de la

información adquirida tanto de la estación como de la visualización satelital, se

encarga de presentar todos los datos y valores obtenidos, consultas de días,

meses y años, histogramas en tiempo real y comparaciones. Tablas y cualquier

información considerara importante.

49

4.2. DISEÑO DE LA ESTACION AGROMETEREOLOGICA

La estación agrometeorológica está compuesta por varios sub sistemas como se

detalla en la Ilustración E. Cada módulo tiene una función específica para que

pueda converger en armonía, trabajando de la manera en que se diseñó y planteó

desde el inicio del proyecto.

4.2.1. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL

La unidad de control y el sistema de adquisición de datos es el que se encarga

de procesar las señales de los sensores, controlados por un microcontrolador

de la familia PIC 16F877A, que tiene las características necesarias y

adecuadas para los requerimientos de la estación. Este micro posee un bus

de 8 bits, arquitectura tipo Harvard. Tecnología RISC, tecnología CMOS entre

otras características las cuales juntas logran satisfacer las necesidades de la

estación. Para la comunicación se usa el Max 232 debido a la atenuación de

los niveles de voltaje y la interfaz serial hecha por 3 líneas de cables, que va

conectado al conversor de Rs-232 a Ethernet.

Se diseñó el sistema de control y adquisición tomando en cuenta las

configuraciones de pines del PIC16F877.

Ilustración E Diagrama de bloque Estación Automática

Sistema de

Control

Sistema

de

Medición

Sistema de Alimentación

Sistema

Comunicación

Sistema de

Transmisión

Etapa de

Visualización

Interfaz

Gráfica

50

Figura XXIII Configuración de entradas y salidas.

Los dispositivos indispensables para el Sistema de Adquisición de datos son los

siguientes:

PIC 16F877A

Cristal de oscilación de 4 MHz, es un componente externo para operación

del PIC

Condensadores de 22pF, Recomendación de la hoja de Datos

Max 232, se usa para la trasmisión serial., por ese motivo se deben invertir

las señales de transmisión del PIC.

Conversor de Rs232 a Ethernet.

El microcontrolador se encarga de adquirir y procesar los datos de los siguientes

sensores: Sensor de Temperatura, sensor de presión, anemómetro, veleta,

sensor de humedad. También controla el protocolo de comunicación y el LCD.

51

4.2.1.1. DIAGRAMA DE FLUJO

52

(Para más información acerca del código puede revisar el anexo A.1)

53

4.2.2. DISEÑO DEL SISTEMA DE MEDICION

El diseño de la etapa de medición se encarga de la medir los parámetros

establecidos como la temperatura, presión, humedad, dirección y velocidad del

viento. A continuación se presentan los cálculos matemáticos de cada sensor para

su correcto funcionamiento, acoples e información necesaria que fue necesitada

para realizar el código del sistema de control.

4.2.2.1. TEMPERATURA

Para monitorear la temperatura se utilizan los pines del DS 1620, DQ lleva una

resistencia de 100Ω (Datos de entrada/salida, lectura de 9 bit), CLK (entrada de

la señal de reloj, comunicación sincrónica) y RST (en alto empieza comunicación,

en bajo termina). Requiere una alimentación de 5 v dc, sin componentes externos.

El fabricante determina una máxima de 1,75 MHz para el reloj (CLK). Se utiliza

los comandos de conversión de lectura inicial (EEh) y lectura (AAh). A la salida

del sensor se obtiene un valor en decimal, de 0 a 255 equivalentes a 0 ° C 125 °C

respectivamente, y en el rango de 511 a 402 equivalentes a -0,5 ° C hasta -55 °

C respectivamente. *(Ver información detalla en Anexo A.2)

4.2.2.2. PRESIÓN

En la hoja de datos técnicos del MPX 4115A, se recomienda usar dos

condensadores electrolíticos para estabilizar el voltaje de entrada del sensor,

también se especifica la fórmula para el cálculo de la tensión que entrega el

sensor.

Ecuación 9 Formula para la salida de tensión del sensor.

Vs=5.1Vdc±0.25VDC

VS=4.96VDC

54

El error de la presión máxima según la hoja técnica del fabricante es entre 15 a

115 KPa es ± 1,5 KPa.

El factor de Temperatura, de 0 a 85°C es de 1.

El factor de Temperatura, de 0 a -40°C, se da por una respuesta determinada en

la formula Y = −1

20x + 1

Esto que quiere decir que si la temperatura es de -10°C la ecuación será:

y = −1

20(−10) + 1 = 0.55 + 1 = 1.55

Para determinar los voltajes de salida del sensor con el uso de la formula anotada

anteriormente, para las presiones de 15 y 115 kPa se determina el siguiente

desarrollo:

VOUT = 4, 96 * (0.009 * P – 0.095) ± (±1, 5 kPa * 1 * 0.009 * 4, 96)

VOUT = 4, 96 * (0.009 * P – 0.095) ± (0, 06696) [VDC]

P= 15 kPa

VOUT = 4, 96 * (0.009 * 15kPa– 0.095) ± (0, 06696) = 0, 1984 ± 0, 06696

VOUT =0, 26536 VOUT =0, 13144 [VDC]

P= 115 kPa

VOUT = 4, 96 * (0.009 * 115kPa– 0.095) ± (0, 06696) = 4, 6624 ± 0, 06696

VOUT =4, 72936 VOUT =4, 59544 [VDC]

*(Ver información detalla en Anexo A.2)

4.2.2.3. HUMEDAD RELATIVA

En la hoja de datos técnicos del HIH-4000-001 se determina una ecuación para

compensarla variación de la temperatura que afecta al sensor, la humedad

relativa Verdadera será:

𝐻𝑅 =𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 𝑅𝐻

1.056 − 0.0216𝑇

Ecuación 10 Compensación de la temperatura

Con la temperatura en grados centígrados. El sensor opera a una temperatura de

-40 °C a 85 °C. Se utiliza una alimentación de 5 v dc. Los datos tienen una

55

resolución de incrementos de 1% RH, precisión (exactitud) de la medida +/- 2%

RH a 25ºC. Para un rendimiento óptimo el fabricante recomienda protegerlo de la

luz. La calibración del sensor es a 5 v DC, Vout (0% RH) = 0,958 v, Vout (75.3%

RH) = 3.268 v, a razón de 30.680 (mV)/ (% RH), datos a considerar en la

programación del µC. *(Ver información detalla en Anexo A.2)

4.2.2.4. VELOCIDAD DEL VIENTO

Se utiliza el anemómetro 6410 Fabricado por de Davis Instrument, este posee un

sensor formado por tres aspas con cazoletas separados por ángulos de 120º,

estos se mueve alrededor de un eje vertical para la rotación, dicha rotación es

linealmente proporcional a la velocidad del viento. El sensor proporciona una

señal cuadrada cuya frecuencia varia de manera proporcional en función de la

velocidad de viento registrada. Para determinar la velocidad, se debe tener en

cuenta la medida de la circunferencia que describen las cazoletas En nuestro

caso:

Diametro = 15cm = 0.15m

Logitud de la circunferencia = π ∗ Diametro = π ∗ 0.15 = 0,472m

Una vuelta = 0,4712m

Por ejemplo: si en 1 segundo da 5 vueltas se obtiene lo siguiente:

1s → 5 vueltas

5 ∗ 0,472 = 2,356 m

Velocidad del viento = 2,35 m/s

4.2.2.5. DIRECCIÓN DEL VIENTO

Se utiliza el anemómetro 6410 Fabricado por de Davis Instrument, el cual usa

una veleta que proporciona un valor de voltaje en DC. Esta carga es entregada

por un potenciómetro (20ΚΩ) movido por la veleta, dependiendo de su posición,

toma los valores entre 0 a VDC, para un rango de 0º a 360º respectivamente. La

56

tensión análoga es convertida a digital por el microcontrolador.

El comportamiento de la señal entre 0 a 5 VDC, en función del tiempo tiene un

comportamiento variable. Se consideró para el diseño la utilización de dos diodos

zener de 5.6 VDC, configurados espalda con espalda. Esta configuración actúa

como un regulador de tensión, obteniendo un medio de protección para la entrada

del microcontrolador, contra múltiples descargas que se puedan producir en el

exterior y aumentar considerablemente el valor normal de funcionamiento de la

señal (0 a 5 V DC). Con esta configuración se asegura que la salida del

potenciómetro de la veleta este en el rango normal de operación (0 a 5 V DC) y si

existe un valor superior al mismo (por ejemplo 10 VDC) la salida para el µC estará

máximo en el orden de los 5 VDC.

Es de importancia la relación a un punto de referencia conocido como norte

verdadero de posición de la veleta. El fabricante determina el rango 0° a 360°,

exactitud ± 7°, resolución 1° (el 0° a 355°), 22.5° entre los puntos del compás. El

cálculo se realiza tomando como origen el norte y contando los grados en el

sentido de giro del reloj. De este modo, un viento del SE equivale a 135º; uno del

S a 180º; uno del NW a 315º, etc. Para propósitos meteorológicos se define la

dirección del viento como la dirección desde la cual el viento está soplando. En la

Ilustración F, la flecha verde (NO 315°) indica la dirección de la veleta, y la flecha

roja (SE 135°) indica la dirección desde la cual sopla el viento. *(Ver información

detalla en Anexo A.2)

Ilustración F Dirección del viento

57

También se tomó en consideración las estaciones meteorológicas comerciales, y

los rangos mínimos necesarios para el clima tropical de Nicaragua. Los Sensores

están determinados por la configuración de: temperatura con el C.I DS 1620 con

un rango de operación de -55° C a 125° C, presión con el C.I MPX4115A de 15 a

115 KPa, humedad relativa con el HIH 4000-001 entre 0 a 100%, velocidad y

dirección del viento por el anemómetro entre 0 a 280 Km/h o 0 a 78 m/s y 0 a 360°.

La selección de estos sensores está de acuerdo con las condiciones de las

estaciones meteorológicas comerciales presentadas y las condiciones locales

mencionadas. Es importante señalar que todos los sensores citados no existen en

el mercado local; debido a sus diferentes características y rangos; por lo que se

realizó la adquisición de estos en EE.UU.

4.2.3. SIMULACION DEL SISTEMA DE CONTROL Y EL

SISTEMA DE MEDICION.

Una vez que se diseñó el lenguaje del microcontrolador se optó a la simulación

del sistema de control, y el sistema de medición, para hacer los respectivos

ajustes en base a las hojas de los fabricantes. (Figura XXIV)

Figura XXIV Simulación en PROTEUS

58

4.2.4. DISEÑO DEL SISTEMA DE COMUNICACION

El sistema de comunicación inicia con el microcontrolador al enviar la información

por medio de sus puertos de trasmisión y recepción, el pic no tiene los niveles de

voltaje adecuados para comunicarse con otros protocolos, por lo cual se necesita

de un integrado conocido como max-232 que se encarga de nivelar los voltajes a

TTL, una vez establecida esta comunicación se procede a la conexión con el

conversor de protocolo serial a Ethernet. A continuación se detallan los pasos para

realizar dicha comunicación.

4.2.4.1. MAX232

Figura XXV Chipset MAX232

El dispositivo MAX232 es un controlador / receptor dual que incluye un generador

de tensión capacitivo para suministrar niveles de tensión TIA / EIA-232-F de una

sola fuente de alimentación 5-V. Cada receptor convierte las entradas TIA / EIA-

232-F a niveles TTL / CMOS 5-V. Estos receptores tienen un umbral típico de 1,3

V, una histéresis típico de 0,5 V, y pueden aceptar entradas ± 30-V. Cada

controlador convierte los niveles de entrada TTL / CMOS en los niveles de TIA /

EIA-232-F. (Ilustración G)

59

Figura XXVI Conexión entre el µc y el MAX232

Ilustración G Voltaje en alto y Voltaje en bajo contra la carga de resistencia recepción

4.2.4.1.1. Diagrama de conexión

(En la figura XXVI) se explica el diagrama de conexión el microcontrolador y el

chipset MAX-232 para una conexión exitosa se debe habilitar en la programación

los pines 26 y 27 del µc que serán los encargados de enviar la información de los

sensores es a un nivel de CMOS, por lo cual se debe acoplar niveles TTL,

entonces para lograr la comunicación entre el pc y el circuito se requiere de un

componente externo conocido como MAX-232 este dispositivo lleva una

configuración de condensadores electrolíticos de 1µf en la hoja del fabricante

detalla el diagrama de conexión, estos condensadores permiten el cambio de

CMOS a TTL y viceversa para la comunicación entre el circuito y el pc, pero en

este caso no será conectado directamente al pc sino a un módulo de conversión

del protocolo RS-232 a Ethernet. *(Ver información detalla en Anexo A.5)

60

4.2.3.2. Conversor de Rs-232 a Ethernet

Figura XXVII Modulo Wiz107SR

El módulo WIZ107SR (Figura XXVII) es un conversor del estándar Rs-232 al

protocolo de TCP/IP, este dispositivo cuenta con 12 pines de asignación, para

nuestro propósito solo usaremos 6 de ellos que son (VCC (1), VCC (2), TX (3), RX

(5) Ground (11), Ground 12)).

Este módulo se puede configurar de dos maneras la primera es por la terminal

usando un cable serial y comandos AT (AT= COMANDOS HAYES), el segundo

método es por medio del puerto Ethernet, este cuenta con un software sencillo

para el usuario, este software se puede encontrar en la página web del fabricante.

4.2.3.2.1. Configuración por serial

1. Alimentar el modulo con una fuente de 3.3V

2. Conectar un Cable COM / USB al AP

3. Conectar TX. RX y Ground entre el modulo

4. Conectar un cable de red del módulo al Router. (TIA-568B)

5. Descargar el software del terminal en la página web:

http://www.wiznet.co.kr/product-item/wiz107sr/ (se puede usar otros softwares

como el SIOW, Hyperterminal, entre otros)

6. Sincronizar a 57600 Baud

7. Ingresar los comandos de configuración AT

http://www.wiznet.co.kr/product-item/wiz107sr/

61

Figura XXVIII Conexión entre el modulo y el pc por el protocolo RS-232

Los comandos de configuración serán encontrados en la parte de anexo en este

documento.

4.2.3.2.2. Configuración por Ethernet

Para configurar el modulo por medio de Ethernet se requieren ciertos parámetros

que detallare a continuación:

1. Alimentar el modulo, a una fuente de 3.3V

2. Conectar un cable de red del módulo al Router. (TIA-568B)

3. Ingresar al Router y habilitar el puerto TCP o UDP (Port 500X)

4. Cambiar la dirección de LAN del Router al segmento 192.168.0.XXX

5. Asignar una dirección estática al PC en el segmento 192.168.0.XXX

6. Crear reglas de entrada del puerto TCP del firewall

7. Crear reglas de salida del puerto TCP del firewall

62

8. Descargar el software de config-tool de Wiznet

(http://www.wiznet.co.kr/product-item/wiz107sr/)

Una vez hemos cumplido los pasos anteriores podemos encontrar el modulo por

medio del Search button. Este nos mostrara dos opciones de búsquedas, según

sus configuraciones eligen si Broadcast o TCP, una vez el software encuentre el

modulo pondrá modificar los parámetros de red, serial, opciones, y modo de

operación. (Ver Figura XXVIII)

Figura XXIX Conexión entre el pc y el modulo por protocolo TCP/IP

Una vez configurado el modulo se procede a la conexión entre el conversor y el

MAX 232

http://www.wiznet.co.kr/product-item/wiz107sr/

63

4.2.5. DISEÑO DEL SISTEMA DE TRASMISION

Dada la naturaleza del proyecto, se decidió utilizar un enlace punto a punto con

tecnología inalámbrica para la trasmisión y recepción de la información censada

por la estación, con este propósito optamos por utilizar dispositivos WiFi de la

empresa Ubiquiti. Un par de NanoStation M2 con banda de operación de 5 GHz,

esto proporciona velocidades de hasta 300 Mbps, y distancias de más de 21 km.

Los equipos NanoStation M2 vienen predeterminados con una dirección IP

192.168.1.20 y las credenciales para configuración son usuario/contraseña que

serían ubnt/ubnt. A continuación se detalla la configuración de los equipos como

unidad base y unidad remota.

4.2.5.1. Configuración unidad base.

1. Configuración de Red.

2. Configuración Enlace.

3. Configuración Seguridad.

4. Configuración Avanzada.

5. Configuración de Servicios.

El primer paso es asignar el direccionamiento a nuestra unidad base. Para ello

nos dirigimos a la pestaña Network y configuramos los siguientes parámetros:

Network Mode: Bridge

IP Address: 192.168.0.25

Netmask: 255.255.255.0

Gateway IP: 192.168.0.1

Primary DNS IP: Servidor DNS

4.2.5.1.1. Configuración del enlace

Ahora vamos a la parte más importante de la configuración, donde vamos a definir

la frecuencia, país, seguridad y otros parámetros. Para ello nos situamos en la

64

pestaña Wireless y configuramos los siguientes parámetros en el apartado

configuración básica:

Wireless Mode: Access Point WDS

SSID: Estacion_EAA | Marcar ocultar SSID (Hide SSID)

Country Code: Estados Unidos

IEEE 802.11 Mode: A/N mixed

Channel Width: 40 MHz

Channel Shifting: Disabled

Frequency, MHz: 5180

Output Power: 27 dBm

Max TX Rate, Mbps: Automático

4.2.5.1.2. Configuración de parámetros de seguridad:

Security: WPA2-AES

WPA Preshared Key: Clave compartida

MAC ACL: La activamos (Enabled)

Policy: Allow | Introducimos la MAC de la unidad remota XX: XX: XX: XX:

XX: XX y pulsamos en Add.

4.2.5.1.3. Configuraciones avanzadas

Enable AirMax: Activar

No ACK Mode for PtP: Activar esta opción para enlaces con una distancia

superior a 17 Km

Distance: Teclear distancia en millas (auto convierte a Km)

Multicast Data: Activar

Enable DFS: Activar según normativa (detecta radares militares para no

solapar frecuencias)

65

4.2.5.1.4. Configuración de servicios

Enable TCP Port: Activar

Enable Password Authentication: Activar

Enable Log: Activar

4.2.5.2. Configuración Remota.

a. Configuración de red.

b. Configuración Enlace.

c. Configuraciones avanzadas.

d. Configuración de servicios.

e. Configuración del sistema.

Una vez establecida la unidad base, se procede a configurar la unidad remota que

es la que está conectada a la estación. Iniciamos sesión en la unidad remota por

la IP 192.168.1.20 y con las credenciales predeterminadas ubnt/ubnt.

4.2.5.2.1. Configuración de red

Network Mode: Bridge

IP Address: 192.168.0.20

Netmask: 255.255.255.0

Gateway IP: 192.168.0.1

Primary DNS IP: Servidor DNS

4.2.5.2.2. Configuración del enlace

Ahora vamos a la parte más importante de la configuración, donde vamos a definir

la frecuencia, país, seguridad y otros parámetros. Para ello nos situamos en la

pestaña Wireless y configuramos los siguientes parámetros en el apartado

configuración básica:

66

Wireless Mode: Station WDS

SSID: Estacion_EAA | Marcar ocultar SSID (Hide SSID)

Country Code: Estados Unidos

IEEE 802.11 Mode: A/N mixed

Channel Width: 40 MHz

Lock to AP MAC: MAC de la unidad base

Channel Width: Auto 20/40 MHz

WPA Authentication: PSK

WPA Preshared Key: Clave compartida (la configurada en la unidad base)

Channel Shifting: Disabled

Frequency, MHz: 5180

Output Power: 27 dBm

Max TX Rate, Mbps: Marcar automático (Automatic)

4.5.2.3. Configuraciones Avanzadas

Nuevamente en este apartado introducimos los mismos parámetros que en la

unidad base a excepción del siguiente parámetro:

AirMax Priority: High

Figura XXX Enlace punto a punto.

67

4.2.6. DISEÑO DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO

El sistema de alimentación solar es autónomo, este proporciona una alimentación

de 5 voltios DC a todo el sistema de control, comunicación, y sensores. Por las

características del diseño de la estación se requiere un funcionamiento óptimo de

24 horas al día con un mínimo de 4 días de autonomía. Por lo cual se han

seleccionado 2 paneles solares (5W c/u) un regulador LMS, un regulador de

voltaje LM333, un regulador de voltaje LM7812 y 2 cables AWG 8.

4.2.6.1. Controlador solar inteligente serie LMS

Figura XXXI Regulador Solar LMS

El controlador solar inteligente de la serie LMS (Figura XXXI), está equipado con

un microprocesador industriales grado 8 STM para controlar la carga y descargar

proceso de carga de la batería es fiable y la gestiona el periodo de descarga. El

circuito de carga se caracteriza por su alta eficiencia y bajo consumo mediante el

control del MOSFET de baja resistencia interna configurado con PWM. Este

controlador tiene varios modos de control de carga y es adaptable a diferentes

industrias. El producto se puede aplicar para los siguientes usos:

Sistema de monitoreo ambiente al aire libre

control automático de sistemas para la agricultura.

Sistema de energía solar

Estación de comunicación, punto de acceso WIFI

Sistema de alumbrado público

68

4.2.6.2. Panel Solar

Figura XXXII Panel Solar Modelo ICO-SCP 5W

Radiación inclinada = 25o

I dimensionado = 0,351

Vn módulo = 12

Rend. Generación = 90%

Rend. Faradaico = 89%

(Rendimiento inversor) = 85%

Prof. Descarga = 0,8%, de la batería.

4.2.6.3. Batería

La batería Chicago Digital Power (Figura XXXIII), es adecuada ya que cuenta con

el tamaño adecuado y la carga adecuada para energizar el circuito por varios días

esto en base a los cálculos realizados del consumo total de toda la estación.

Figura XXXIII Batería CDP 12V, 4Ah

69

Modelo CDP SS4-12

Voltaje 12V

Capacidad 4.5Ah

Resistencia Interna aprox 40.5mΩ

Rango de temperatura −15 ~ 50

Corriente Máxima de Recarga

1.35ª

Tabla 7 Características principales.

4.2.6.4. Diagrama de conexión

Ilustración H Diagrama de conexión energética.

4.2.6.5. Diseño del subsistema de alimentación.

En la tabla 8 se indica el consumo promedio de todos los elementos electrónicos

que conforman la estación agrometeorológica.

Dispositivo Carga

PIC 16F877A 4 mA

DS 1620 1 mA

HIH 4000 200 µA

MPX 4115A 10 mA

Anemómetro 1 mA

Regulador 1 A

Max 232 8 mA

Conversor 250 mA

Ubiquiti 500 mA

Otros Elementos 25 mA

Total 1,790 A Tabla 8 Consumo Energético

70

El sistema requiere las siguientes condiciones:

Horas de uso 24H

Potencia Promedio de consumo

Tensión nominal de los paneles solares

Ser independiente por 4 días sin carga

Para determinar la cantidad de paneles solares, y el tipo de batería que se usa

para el proyecto se deben realizar una serie de cálculos basados en las hojas

técnicas de los fabricantes y tomando en consideración el uso que se le dará al

largo del tiempo divido entre días de autonomía y horas por días.

4.2.7. INTERFAZ GRÀFICA

El Software desarrollado para el monitoreo de la estación agrometeorológica es

una interfaz visual entre el usuario y los datos. El programa se comunica con la

estación por medio del protocolo TCP, el cual recibe todos los datos censados y

procesados por el µC. El Software fue desarrollado en LabView. A continuación

se explica el código en el LabView.

4.2.7.1. Código en LabView

En el desarrollo del Software se utilizó un Caso de estructura, este se conectar a

una valor booleano (Si es falso Adquiere los datos y si es verdad los Descarga),

si falso está activo se ejecuta un segundo caso y si es verdadero los descarga. El

primer caso se ejecuta con un While Loop, con las condiciones de seguir o no la

descarga de datos.

Dentro del Primer Case dentro del While Loop se ejecuta una estructura de

secuencia del siguiente modo:

0) Start port TCP

(1) Wait 1 s

(2) Send the data D to μC

(3) Wait 100 ms

71

(4) Close port TCP

(5) Wait 100 ms

(6) se ejecuta una secuencia, con la condición para continuar la descarga, esto

está enlazado a un While Loop y un valor booleano, si es cierto se ejecuta una

estructura de secuencia de la siguiente manera:

(0) Start Port TCP

(1) Wait 1 s

(2) se lee el puerto TCP y adquiere los datos, al final de la trama debe enviar el

número 14 para ser comparados con el número 14 en LabView para la validación

y se ejecuta un caso que para verdadero se ejecuta la descarga de datos con una

secuencia que se explica en el segundo caso principal:

(3) Close Port TCP

(4) se ejecuta un caso, con un valor verdadero validado por un valor booleano

(Seguir descarga), si es verdadero sigue descargado con la siguiente secuencia:

(0) Start Port TCP

(1) Wait 1000 ms

(2) Send data Y to μC

(3) Wait 100 ms

(4) Closed Port TCP.

Si es falso se ejecuta otra estructura de secuencia de la siguiente manera:

(0) Start Port TCP

(1) Wait 1000 ms

(2) Send data N to μC

(3) Wait 100 ms

72

(4) Closed Port TCP.

El While Loop al finalizar la primera secuencia verifica la condición de la booleana

(Yes or NOT) para seguir descargando los datos o detenerlos para que inicie él

envió de datos del PIC y la PC adquiera esos datos.

Si se ejecuta el segundo caso, que se encuentra conectado a un valor booleano

que es falso inicia la condición de (ADQUIRIR).

Con verdadero se ejecutara una primera Secuencia de estructura, cuyo orden es

el siguiente:

(0) Agregar 2 Array Constant (7 filas)

(0) inicializa el puerto TCP definiendo los parámetros de IP y el puerto de la

estación agrometeorológica

(1) Wait 100 ms

(2) Send Data A to μC use TCP Port Write

(3) Wait 100 ms

(4) Close Port TCP

(5) Wait 100 ms

(6) se ejecuta una secuencia, que inicia la condición para seguir adquiriendo

datos, esta es ligada con un While Loop y un valor booleano, si es real se ejecuta

una secuencia de estructura de esta forma:

(0) Start TCP Open Connection

(1) Wait 1000 ms

(2) estarán conectados los siguientes objetos uno tras otro, TCP Read para la

lectura del puerto TCP en el que se especifica la cantidad de caracteres leídos, el

String Subset muestra la lectura del número de caracteres específico

determinados por la ubicación del inicio del carácter a ser leído y el número de

los mismos, el Decimal String To Number convierte los caracteres leídos en

73

números decimales para las operaciones futuras. El PIC envía desde su

transmisión dos datos que son los caracteres 15 y 16 que contienen el número 13,

para validar dicha operación comparamos el número obtenido con la constante

definida por el número 13, si el resultado es verdad se pasa a ejecutar una

secuencia para la adquisición de datos y si es falsa ira a la primera secuencia y

se ejecutara la secuencia (3).

Si el dato es cierto inicia la secuencia para la adquisición de datos de la siguiente

manera:

(0) Get Date and Time String

(1) se realiza las operaciones para el cálculo de la temperatura con las formulas

determinadas por el fabricante (Ecuación 4) se avanza a un caso, cuando es

verdadero la temperatura es positiva y cuando es falso la temperatura es negativa.

(2) Wait 100 ms

(3) Se inicia el cálculo de presión con el dato_p se divide entre 10 unidades en

KPa

(4) Wait 100 ms

(5) Se calcula la humedad relativa, teniendo en cuenta que el dato_hr de 1 a 100

no se altera el %

(6) Wait 100 ms

(7) Se calcula la dirección del viento, dato_dv de 1 a 360, no se alteran los grados,

(8) Wait 100 ms

(9) Se inicia el cálculo de la velocidad del viento dato_vv y se divide en 10 en m/s

Todos los datos de temperatura, presión, humedad relativa, dirección del viento y

velocidad del viento se visualizaran en controles numéricos asociados a los

resultados de las operaciones del cálculo de dichas variables.

(10) Se inicia la comunicación entre el software y la base de datos primero Se

interconectar Conexión ODBC a base de datos a DB Tools Open Connection

74

prosigue DB Tools Tables, al siguiente ítems DB Tools Insert Data en este punto

se agrega un Bundle con los datos al DB Tools Insert Data con la información ya

calculada. Esta operación permite almacenar los datos en SQL Server, para

después ser utilizados en la página web.

(11) Se agregan cinco Format Into String, y se conectan cada uno a un Built Array,

que se conecta a Insert To Array que esta se encarga de visualizar los datos en

tablas en la interface principal

(3) DB Tools Close Connection, para así regresar al primer caso y se repita

sucesivamente.

(El código Visual se encuentra en la sección de anexos. A.6)

4.3. DISEÑO DE LA COMUNICACION SATELITAL

Se diseñó y construyó una antena del tipo Double Cross que trabaje en una

frecuencia de 137.000 MHz para la comunicación con los satélites NOAA. Estos

satélites tienen una órbita geoestacionaria dando vueltas alrededor del mundo,

tomando imágenes climáticas. En la siguientes secciones se detallaran los

parámetros y las formulas necesarias que se consideraron para su construcción.

(Para seguir la construcción de la antena ir a anexo B)

4.3.1. ANTENA DOUBLE CROSS

Antenna

Double Cross

Recepción

Demodulación

Decodificación

Almacenamiento

Ilustración I Diagrama de bloques

75

Ecuación 11 Formulas del campo eléctrico y magnético del dipolo de media onda.

4.3.1.1. Simulación del Patrón de Radiación

Para la simulación de los parámetros de la antena se utilizó el programa MATLAB.

Introduciendo, a manera de código, las fórmulas necesarias para calcular el

campo radiado y graficarlo. En la Ecuación 11 se muestran las fórmulas de los

campos generados por cada dipolo.

Se calculó el factor de arreglo con la siguiente fórmula:

Ecuación 12 Factor del arreglo

Donde N es el número de elementos que integran el arreglo, y Φ es un ángulo

polar definido por:

φ = ( k × d × Cos θ) + β

-k representa la constante de fase o velocidad de onda, y es calculada por medio

de la fórmula:

76

k = 2π / λ = 2.87

-d es la distancia entre cada dipolo

d = 0.25 ∗ λ = 54.5cm

-θ es el ángulo en que se posicionan verticalmente los dipolos

θ = 30°

-β es el desfase de alimentación que existe entre los pares de dipolos cruzados,

necesario para lograr el sentido de la polarización a la derecha.

β = 90°

Y así

φ = (2.87 × 0.545 × Cos 30) + 90 = 89.61

AF =

[ Sin (4 × (

89.612 ))

Sin (89.61

2 )]

= 0.468

Ecuación 13 Calculo del factor arreglo

Este parámetro es luego multiplicado por el patrón del dipolo de media onda

afectando así el ancho del haz radiado y la ganancia.

El patrón de radiación final de la antena DCA es el mostrado en la figura XXXIV,

podemos observar que posee la forma de una esfera partida por la mitad,

característica que convierte esta antena en un instrumento ideal para la recepción

satelital.

77

Figura XXXIV patrón de radiación DCA.

La disposición de 2 pares de dipolos cruzados desfasados 90 grados resulta en

una suma logarítmica de sus ganancias. La ganancia medida de esta antena es

de . (Para ver el código en MatLab ir al Anexo B.1.)

4.3.1.2. Antenas para recepción APT

Para obtener la mejor recepción de señales APT de los NOAA POES es necesario

de una antena que posea una polarización circular derecha, con una frecuencia

central de operación de 137.5MHz. Esta debe estar por lo menos a una altura de

2*Lambda del nivel del suelo y evitar sombras físicas de edificios y árboles.

Las antenas más usadas frecuentemente y que muestran un resultado aceptable

para la recepción APT son la Antena Cuadrifilar helicoidal (QHA), la Antena Doble

Dipolo Cruzado (DAC) y la Antena Turnstile.

78

4.3.1.3. Etapa de recepción y Demodulación

4.3.1.3.1. Análisis de enlace y determinación de parámetros del receptor terrestre

Los datos del enlace con los NOAA son los siguientes:

Estabilidad de la emisión: +/- 3 KHz

Desplazamiento Doppler máximo: +/- 3 KHz

Ancho de banda de la emisión: +/- 17 KHz

Potencia PIRE: 36.7 dBm = 6.7dB

Polarización de la antena del satélite: circular a la derecha

Pérdida de enlace en el vacío: -34 dB. (a 870 Km)

Ancho de banda del receptor terrestre: 34KHz + 6KHz + 6KHz = 46KHz ≈

50KHz

Suponiendo que contamos con un receptor con demodulador analógico,

necesitamos tener una relación señal a ruido (S/N) min de al menos 13dB para

obtener una imagen limpia. El nivel (potencia) del ruido a la frecuencia 137 MHz

en un receptor con una ancho de banda de canal de 50 KHz es de -120.6 dBm.

Entonces, para calcular la ganancia mínima que debe tener nuestra antena

receptora debemos tomar en cuenta los siguientes datos:

(S/N)min = 13dB

Noise = -120.6dBm = -150.6dB

FSPL = 32.44dB + 20 ∗ log(137.100) + 20 ∗ log(870) = 134dB

Con lo que la relación señal a ruido es de:

S

N= Ganancia de antena Rx—150.6 − 134dB = 16.6dB + Ganancia de antena Rx

Ecuación 14 Relación Señal a ruido.

Restando los 13dB necesarios para que la señal sea decodificable,

Ganancia de antena Rx = 16.6dB − 13dB = 3.6dB

79

Todo esto suponiendo que no existe un considerable Interferencias por otros

equipos de radios o trasmisión (QRM) ciudadano, que es el ruido provocado por

los cables de alta tensión.

En el caso de que se esté usando un receptor con demodulador digital, la (S/N)

min puede ser 10dB. Y la ganancia requerida sería de 0.6dB.Si el ancho de banda

del receptor es menor a 46KHz, la (S/N) mejora, pero la señal se ve recortada y

distorsionada, y la imagen resulta sucia. En cambio si este mismo es mayor, por

ejemplo, 250 KHz (que es el ancho de banda de canal de los receptores de la

banda de FM comercial), entonces la (S/N) está por debajo de los 0dB, por lo que

la señal no es decodificable. Así pues, la FM ancha es demasiado ancha y la FM

estrecha de los receptores de radiocomunicación es demasiado estrecha

(25KHz).

4.3.1.3.2. Sensibilidad del Receptor

Otro factor a tomar en cuenta es la sensibilidad del receptor. Sabiendo el valor de

ganancia mínima que debe tener nuestra antena, y conociendo la PIRE del

satélite, y las pérdidas de trayectoria en nuestro enlace, podemos determinar la

potencia de recepción de la siguiente manera

Path Loss = FSPL − Grx = 134dB − 3.6dB = 130.4dB

Prx = PIRE − Path Loss = 6.7dB − 130.4dB = −123.7dB = 4.6μV

Por lo tanto, nuestro receptor deberá tener una sensibilidad menor a 4.6μV cuando

opere en la frecuencia de 137.000 a 137.999 MHZ. Esta puede ser mayor siempre

y cuando la ganancia de la antena se lo permita. Por ejemplo, si la ganancia de la

antena es de 6dBi, la sensibilidad puede llegar a ser de 6μV.

Los datos utilizados hasta aquí son reales para cuando el satélite está ubicado en

su punto más alto con respecto al punto de observación (Cenit). No debemos dejar

de tomar en cuenta los parámetros que existen cuando el satélite está a una

elevación disminuida, ya que en dichos puntos puede haber interrupciones en la

línea de vista del enlace y bastantes pérdidas por reflexiones provocadas por

80

tierra. En este punto el Path Loss puede llegar a ser de hasta 145dB. En este caso

la sensibilidad del receptor deberá ser menor a 1.3𝜇V.

4.3.1.4. Decodificación y obtención de imagen satelital.

Una vez se ha establecido la comunicación entre la antena y el satélite estando

en órbita, procedemos a la recepción y decodificación de la información, para

obtener la imagen satelital del clima regional.

Para la obtención de imágenes satelitales es necesario varias configuraciones

previas y varios softwares que serán mencionados en esta sección.

4.3.1.4.1. Preparación

Primero iniciaremos con la configuración del receptor RTL-SDR dongle, este

receptor consta con los parámetros mencionados en la sección de etapa de

recepción y demodulación.

a) Instalamos el Zadig con el driver WCID

b) Descargamos de internet el software gratuito sdrsharp-x86 y lo

instalamos

c) Ejecutamos el SDR.exe

d) En la rueda dentada configuramos el sample Rate a 1.024 MSOS

e) Corrección de frecuencia en 80 ppm

f) En el menú principal seleccionamos WFM

g) Configuramos un ancho de banda de 50Khz

h) Descargamos de internet el software gratuito el VB-cable y lo

instalamos

i) En las propiedades de sonido configuramos la entrada del VB-Cable

en 2 channel, 16 bits, 48000hz (DVD Quality)

j) En las propiedades de sonido configuramos la salida del VB-Cable

en 2 channel, 16 bits, 48000hz (DVD Quality)

k) Desactivamos el filtro del SDR.exe

l) Activamos la reducción de ruido y se configura en Narrow Band a 14

dB

81

m) Activamos la reducción del ruido de audio y se configura en Narrow

Band a -105dB.

Figura XXXV Recepción de NOAA 19

Ya una vez hemos realizado los pasos anteriores tendremos una óptima

comunicación con el satélite, es recomendable ubicar la antena lo más alto

posible, libre de vegetación y obstrucciones para una excelente recepción. (Ver

figura XXXV)

4.3.1.4.2. Softwares

Para el monitoreo satelital hay múltiples softwares pero lo más adecuado son el

Orbitron y el APT, estos softwares permitirán saber la ubicación y orbita de cada

satélite, de esta manera se puede predecir de una manera fácil en que momento

encender el receptor, o alertarnos sobre el paso de un satélite en nuestra región,

a su vez se pueden sincronizar con el WXTOIMG, para que la decodificación sea

automática sin necesidad de tener personal en dicho momento.

En lo personal no hare referencia del software Orbitron ya que no fue utilizado

bajo ningún criterio, se consideró más adecuado el APT.

4.3.1.4.2.1. APT

El APT decoder es un programa de software libre usado para grabar y decodificar

la señal trasmitida por los satélites POES de la NOAA que usan el formato ATP.

Este software funciona en la plataforma de Windows. Necesita mínimo 128Mb de

memoria RAM para un funcionamiento óptimo tener más de 128 MB.

82

A continuación explicare como es su instalación:

a) Descargar el programa de este sitio web e instalarlo http://www.poes-

weather.com/index.php?Itemid=53amp;option=com_content

b) Una vez dentro del APT nos dirigimos General Setting.

c) Ground Station, y definir la latitud y longitud de la ubicación de la antena.

d) Después se deben actualizar las keplerianas esto con el propósito de

sincronizar el software con los satélites de la NOAA.

e) El APT tiene la capacidad de generar imágenes, y guardar archivos de

audio puede cumplir la función de WXTOIMG, pero solo se usó para

monitoreo por lo cual el resto de parámetros no es necesario.

Una vez configurado tendremos la capacidad de visualizar la ubicación de los

satélites también el próximo satélite a pasar por nuestras coordenadas, su

elevación y la potencia. (Observar imagen XXXVI).

Figura XXXVI APT

http://www.poes-weather.com/index.php?Itemid=53amp;option=com_content

http://www.poes-weather.com/index.php?Itemid=53amp;option=com_content

83

4.3.1.4.2.2. WXTOIMG

El WXTOIMG es un decodificador de mapas meteorológicos de los satélites

NOAA. A continuación los pasos de su instalación y la manera de configuración.

a) Descargamos el WXTOIMG de este sitio www.wxtoimg.com/downloads y

lo instalamos.

b) Una vez ejecutamos el programa nos pedida nuestra ciudad o país, debajo

la latitud y longitud y el nivel del mar si es que lo conocemos.

c) Ingresamos a File y actualizamos los Kepler del programa esto permitirá

también una sincronización con los satélites, también cuenta con una lista

de las veces que pasaran en el día y las diferentes horas.

d) Una vez actualizado configuraremos el mixer control, estando en el menú

seleccionaremos si usar el VB-Cable, o los micrófonos externos y nos

aseguremos que no tengan ganancia en el control de Windows.

e) Se define la antena a usar en nuestro caso es la DCA

f) Se define el muestreo a 8 bits, y la altura de entrada del satélite en el zenit.

Una vez se han cumplido todas las configuraciones estamos listos para la

recepción imágenes satelitales de los NOAA. (Figura XXXVII).

Figura XXXVII WXTOIMG

84

4.4. DISEÑO DE LA PÁGINA WEB

Se diseñó y construyó un sitio web para la visualización de la información obtenida

por medio de la estación agrometeorológica y las imágenes satelitales el propósito

principal de esta página es fácil y rápido acceso a la información por medio de

dispositivos móviles, a su vez facilitar la obtención de datos al usuario donde podrá

hacer consultas de los datos por medio de histogramas, para su comparación con

eventos pasados o recientes. En la figura XXXVIII se puede visualizar el diagrama

de alimentación y control de la página web.

Figura XXXVIII Diagrama de bloques de la página web

4.4.1. S.Q.L Server

SQL server es el encargado de alimentar la página web con la información

almacenada, para hacer las consultas de diversas clases días, meses, años,

horas y minutos. En dicho software decidimos hacer una base de datos especial

para el login de los usuarios y tener más seguridad en la información, ya que esta

es orientada al sector privado.

SQL server está directamente conectado al software de control de LabView que

se encarga del control de la estación agrometeorológica automática, esto se hizo

con el propósito que toda la información censada sea almacenada de una manera

segura, robusta y eficiente en una base de datos, y así tener un acceso más

ordenado y rápido a la consulta de datos.

Web Site

SQL SERVER

Consultas de días, meses,

años

Histogramas

Tablas Dashboard Tiempo real Imágenes Satelitales

Login

Data

85

4.4.2. Visual Studio

Se utilizó el Software Visual Studio Community 2013 con licencia libre, para la

construcción del sitio web, para la interacción con el usuario de una manera más

eficiente e interactiva.

Anteriormente se mencionó en capítulo 2 inciso 2.9 alguna de sus características

cabe mencionar que posee alta afinidad a varios tipos de lenguaje de

programación como por ejemplo: Visual C++, Visual C#, Visual J#, ASP.NET, java

y Visual Basic .NET. Para nuestro propósito utilizamos los siguientes lenguajes:

4.4.2.1. ASP.NET Visual Basic

ASP.NET (Active Server Pages) es un framework para aplicaciones web, este

lenguaje permite construir sitios webs dinámicos, aplicaciones web XML.

ASP.NET puede utilizar cualquier lenguaje por la plataforma. NET framework

Visual Basic es el lenguaje principal de la interfaz del diseño de la página web esta

se divide en múltiples paginas controladas por un Site Master, permitiendo la

interconexión entre ellas. Visual Basic tiene un motor conocido como Common

Language Runtime (CLR) permitiendo que las aplicaciones se puedan escribir en

cualquier lenguaje compatible a él.

86

Ilustración J Server Explorer

4.4.2.2. Hightchart

Hightchart es una librería creada en JavaScript este permite la creación de

graficas interactivas, instrumentos y otros medios visuales para páginas web.

(Ilustración L)

Hightchart solo necesita incluir el archivo highcharts.js y cualquiera de los

framework de JavaScript.

Ilustración K Gauge Hightchart

87

5. Análisis y presentación de resultados.

Tomando en cuenta los objetivos planteados, se logró el óptimo diseño y

construcción de la estación agrometeorológica automática con adquisición de

imágenes satelitales y publicación de datos en página web, siendo esta de bajo

costo (ver anexo D) se adaptó a las necesidades de los usuarios.

En este capítulo se muestran los resultados obtenidos del presente proyecto

basado en los diseños mostrados del capítulo anterior.

Figura XXXIX Pantalla 16 x 2 mediciones de sensores.

88

Figura XL Unidad de control, Max232, WizNet107.

Figura XLI Sensores.

89

Figura XLII Antena Double Cross.

Figura XLIII Receptor SDR.

90

Figura XLIV NOAA 19 Imagen Satelital en escala de grises.

Figura XLV Panel Frontal Pagina Web.

91

Figura XLVI Login Pagina Web.

Figura XLVII Consulta de días, meses, años en la página Web.

92

Figura XLVIII Panel LabView.

93

5.1. RESULTADOS

Como resultado de este proyecto se concluyó la construcción de una estación

agrometeorológica automática con adquisición de imágenes satelitales y

publicación de datos en página web.

El sistema ha demostrado una gran estabilidad y fiabilidad para la medición de las

variables de temperatura, presión, humedad, velocidad y dirección del viento. El

sistema permite la adquisición de imágenes satelitales, y la publicación de los

datos en la página web donde se pueden manipular histogramas, comparaciones

de días, meses y años, acceso de tablas y un login de seguridad.

La interfaz gráfica trabaja adecuadamente según el hardware y los instrumentos

virtuales permitiendo una visualización más cómoda al usuario.

La página web es de fácil interacción para el usuario, haciendo cómoda la

navegación del usuario, posee gráficos dinámicos para visualizar los eventos de

las diferentes mediciones por medio de la fecha y la hora.

Se estableció la comunicación y la recepción satelital para la publicación de

imágenes satelitales tomada por los satélites NOAA.

94

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

1. Se realizó la construcción de la estación agrometeorológica automática,

convergiendo en armonía con todos sus módulos antes explicados en este

documento, permitiendo lograr la medición automática de las variables de

temperatura, presión, humedad velocidad y dirección del viento. Se construyó una

estructura sólida, de fácil manejo y traslado, para soporta las condiciones

climáticas a la que será expuesta, se implementó el sistema de alimentación solar,

cumpliendo con el primer objetivo propuesto.

2. Se concretó el desarrollo e implementación de la interface hombre maquina en

LabView, permitiendo la visualización de los datos censados en instrumentos

virtuales, graficas, y tablas, el almacenamiento de la información en una base de

datos, cumpliendo con el segundo objetivo.

3. Se estableció un radioenlace de la estación por medio de los equipos Ubiquitis

Nano Loco M2 para el centro de control. Cumpliendo el tercer objetivo

4. Se realizó la construcción de la antena Double Cross, logrando la comunicación

con los satélites NOAA, permitiendo la recepción de imágenes satelitales de la

región de Centroamérica. Cumpliendo el Cuarto Objetivo

5. Se construyó exitosamente el website para la publicación de datos de la estación,

se realizaron las programaciones necesarias en la base de datos, para así realizar

las consultas de días, meses, años, se doto de una tabla para la disposición total

de datos y la publicación de las imágenes satelitales. Todo esto se realizó de una

manera ordenada e intuitiva para el usuario.

95

6.1. RECOMENDACIONES

1. El microcontrolador posee más puertos libres por lo cual se pueden conectar más

sensores en las terminales para expandir el sistema de medición, claro es

necesario agregar nuevas líneas de código para controlar los sensores y realizar

cambios en el sistema de visualización de LabView.

2. Se puede hacer la publicación del sitio web en internet para tener un acceso desde

cualquier lugar solo se requiere pagar el host y el dominio.

3. Se puede construir otros tipos de antena para la recepción satelital pero se

requiere que sean de polarización circular. También los satélites NOAA tiene la

capacidad de enviar imágenes HRPT (hight Resolution Picture Transmision).

4. Se pueden hacer modificaciones en la página web para realizar otros tipos de

consulta a la información censada y presentar la comparación de datos en una

sola gráfica.

5. Para distancias más grandes entre el centro de control y la estación se puede

establecer una repetidora.

96

7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Arango Parrado, D. A., Rincon Infante, F. E., Manrique Daza, L., & Buitrago Rojas, D.

C. (2010). ESTACIÓN METEOROLÓGICA INALÁMBRICA. Umbral Científico, núm.

17, 66-72. Obtenido de http://www.redalyc.org/pdf/304/30421294009.pdf

Belloni, M. C., Indio, M., Rodríguez, R. O., Fernández, N. R., Moltoni, A. F., & Blasón,

Á. D. (3 de julio de 2011). DESARROLLO DE UN SISTEMA DE OBSERVACIÓN Y

ANÁLISIS CLIMÁTUCO Y AMBIENTAL. DISEÑO DE ESTACIONES

AGROMETEREOLÓGICAS AUTOMÁTICAS NIMBUS THP. Obtenido de

http://www.fra.utn.edu.ar/:

http://www.fra.utn.edu.ar/upload/d65b696ca6b14e1f5ff3f5436ab00022.pdf

Guardado Dávila, I., & Palacios Camacho, I. (19 de octubre de

2009).http://ice.uaz.edu.mx/. Obtenido de

http://ice.uaz.edu.mx/c/document_library/get_file?uuid=84ce1e0b-abb8-48d2-8a5c

6c319da5958b&groupId=54327

Bejarano, M. (28 de febrero de 2015). Nicaragua tiene mucho potencial en

agricultura. El Nuevo Diario.

Cisco. (2004). CCNA Exploration 4.0 Aspectos básicos de Networking. Cisco.

Bejarano, M. (05 de Febrero de 2016). Agricultores tendrán más información

meteorológica. EL NUEVO DIARIO.

Castellón, L. B. (22 de Octubre de 2015). Tecnología puede revolucionar el agro. LA

PRENSA.

Europea, U. (18 de Enero de 2016). Comunidad de Madrid. Obtenido de

http://www.madrid.org/cs/StaticFiles/Emprendedores/GuiaEmprendedor/tema7/F49_

7.9_WEB.pdf

http://www.fra.utn.edu.ar/

http://ice.uaz.edu.mx/c/document_library/get_file?uuid=84ce1e0b-abb8-48d2-8a5c

97

MathWorks. (18 de 02 de 2016). http://es.mathworks.com/. Obtenido de

http://es.mathworks.com/products/matlab/index.html?s_tid=gn_loc_drop

MicroEngineering Labs, Inc. (18 de Febrero de 2016). http://melabs.com. Obtenido de

http://melabs.com/resources/win_ide.htm

Microsoft. (18 de enero de 2015). Microsoft SQL Server. Obtenido de

https://msdn.microsoft.com/es-es/library/bb545450.aspx

Real Academia Española. (1970). Diccionario de la Lengua Española. En Diccionario

de la Lengua Española (págs. 1258, 167, 708, 86,1327). Madrid: ESPASA- CALPE,

S.A.

Visual Studio. (18 de Enero de 2016). Visual studio. Obtenido de

https://www.visualstudio.com/products/visual-studio-community-vs

Vizcaíno, J. R. (2012). LABVIEW: Entorno gráfico de programación.

ANGULO, José, Microcontroladores PIC, 2ª edición, editorial McGrawHill, Madrid

2000, páginas 21-78, 129-201.

LEDESMA, Manuel, Climatología y Meteorología Agrícola, 1a edición, editorial

Thomson, Madrid, 200, página, 1-83.

REYES, Carlos, Microcontroladores, 1ª edición, editorial Gráficas Ayerve, Quito

octubre del 2004, páginas 27-33, 118-162.

Hubbard, K.G., 1994: Measurement systems for agricultural meteorology. In:

Handbook of Agricultural Meteorology (J.F. Griffiths, ed.). New York, Oxford University

Press.

Stigter, C.J. and V.M.M. Musabilha, 1982: The conservative ratio of photosynthetically

active to total radiation in the tropics. J. Appl. Ecol.,19:853–858.

Monteith, J.L. and M.H. Unsworth, 2007: Principles of Environmental Physics. Third

edition. London, Edward Arnold.

A

Anexo A: Estación agrometeorológica

7.1. A.1. CÓDIGO DEL MICROCONTROLADOR EN C

'****************************************************************

'* Name : EstacionMetereologica.BAS *

'* Author: [Obando Marcelo] *

'* Notice: Copyright (c) 2014 [[Obando Marcelo] *

'* : All Rights Reserved *

'* Date : 11/08/2016 *

'* Version : 1.0 *

'* Notes : *

'* : *

'****************************************************************

'************************************************************************

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Inicialización-------------------------------

'----------------------------------------------------------------

include "modedefs.bas" 'modos de comunicación

define LCD_DREG PORTB 'defino pines del LCD del puerto B

define LCD_DBIT 0 'pines de datos desde B0, B1, B2, B3

define LCD_RSREG PORTB 'defino el pin para el bit RS del LCD

define LCD_RSBIT 5 'RS en el pin B5

B

define LCD_EREG PORTB 'defino para conectar el bit Enable del LCD

define LCD_EBIT 4 'Enable en el pin B4

TRISA=%00001110 'el puerto A 1,2,3 son de entrada

ADCON1=%00000010 'registro de configuración de pines según Tabla PCFG3-0

'de Pic 16F877x configurar el puertos A 0,1,2,3,4

'en conversores A/D

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Definición de pines para DS 1620-------------

'----------------------------------------------------------------

RST var portd.3 'defino pin D3 para RST del DS 1620

DQ var portc.4 'defino pin C4 para DQ del DS 1620

CLK var portc.5 'defino pin C5 para CLK del DS 1620

'----------------------------------------------------------------

'-----------------------Variables--------------------------------

'----------------------------------------------------------------

st var word 'variable temperatura capacidad 65535

stp var word 'variable temperatura positiva con capacidad hasta 65535

stn var word 'variable temperatura negativa con capacidad hasta 65535

sp var word 'variable presión, capacidad 65535

sptp var word 'variable presión, temperatura positiva capacidad 65535

sptn var word 'variable presión, temperatura negativa capacidad 65535

erpn var word 'error variable presión, temperatura negativa

C

vp var word 'voltaje de salida del sensor presión

sh var word 'variable humedad relativa (HR), capacidad 65535

shtp var word 'variable HR, temperatura positiva capacidad 65535

shtn var word 'variable HR, temperatura negativa capacidad 65535

vhr var word 'voltaje de salida del sensor HR

hr var word 'valor HR sin corrección de temperatura

sdv var word 'variable dirección de viento, capacidad 65535

vdv var word 'voltaje de salida de la veleta

gr var word 'variable para los grados

revo var word 'variable velocidad del viento, capacidad hasta 65535

svv var word 'variable velocidad del viento, capacidad hasta 65535

inserial var byte 'dato de entrada serial de la PC

seguir var word 'condicho para seguir descargando

dato_t var word 'dato a enviar temperatura

dato_p var word 'dato a enviar presión

dato_hr var word 'dato a enviar HR

dato_dv var word 'dato a enviar dirección viento

dato_vv var word 'dato a enviar velocidad viento

direc var word 'dato dirección grabar

lec var word 'dato dirección lectura

des_t var word 'dato a enviar temperatura en descarga

desUDC_p var word 'dato a enviar presión en descarga

D

desd_p var word 'dato a enviar presión en descarga

des_hr var word 'dato a enviar HR en descarga

desDC_dv var word 'dato a enviar dirección viento en descarga

desU_dv var word 'dato a enviar dirección viento en descarga

desUD_vv var word 'dato a enviar velocidad viento en descarga

desd_vv var word 'dato a enviar velocidad viento en descarga

gUDC_p var word 'dato a grabar de la presión, unidades decenas y centenas

gd_p var word 'dato a grabar de la presión, decimales

gDC_dv var word 'dato a grabar de la dirección del viento, unidades y decenas

gU_dv var word 'dato a grabar de la dirección del viento, decimales

gUD_vv var word 'dato a grabar de la velocidad del viento y unidades

gd_vv var word 'dato a grabar de la velocidad del viento, decimales

grav_dat var word 'variable condicional para grabar

direc=3000 'valor de 3500 para direcciones. grabar

lec=3000 'valor de 3500 para direcciones, lectura

'-------------------------INICIO---------------------------------

inicio:

lcdout $fe,1," ESPERANDO DATO " 'despliega mensaje de espera de ordenes de la Pc

lcdout $fe,$C6,"ESPE"

serin portc.7,T9600,inserial 'espera por dato serial y lo guarda

if inserial="A" then temp 'si es A comienza a adquirir datos a la Pc

if inserial="D" then descargar 'si es D comienza a descargar 48 datos cada orden

E

goto temp 'ejecuta o va hacia inicio

'-------Variable Temperatura---------------

'------------------------------------------------

temp:

lcdout $fe,1," ENVIANDO DATOS " 'mensaje en LCD que se esta adquiriendo datos

low RST 'reseteo el DS1620

RST=1 'habilita al DS1620

shiftout DQ,CLK,LSBFIRST,[$EE] 'inicio de conversión

RST=0 'deshabilita al DS1620

pause 1000 'tiempo para la conversión del dato en digital

RST=1 'habilita al DS1620

shiftout DQ,CLK,LSBFIRST,[$AA] 'comando para la lectura

shiftin DQ,CLK,LSBPRE,[st\9] 'lectura de 9 bits de temperatura

RST=0 'deshabilita al DS1620

if (st<=249) then 'condición para st si es menor a 250 va a la

gosub temp_pos 'subrutina tem_pos

else 'caso contrario, datos mayores va a la subrutina

gosub temp_neg 'temp_neg

endif 'termina el IF

goto pres 'continua la ejecución en pres

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Variable Presión-----------------------------

F

'----------------------------------------------------------------

pres:

ADCON0=%01011001 'registro de control para conversor A/D, bit: 7 y 6

'01 frecuencia del reloj para la conversión Fosc/8,

'Tad=8*Tosc=2 us;bit: 5,4,3 011 selección del canal, 3

'bit 2, 0 conversión no se inicia (1 conversión inicia),

'bit 1, 0 no importa;bit:0, 1 se activa el C A/D

GOSUB leer 'va a la subrutina leer

sp=ADRESH 'sp toma el valor de ADRESH registro de la conversión

if (st<=250) then 'condición para temperatura positiva o 0 C

gosub pres_tp 'subrutina pres_tp

else 'caso contrario, para datos negativos de temperatura

gosub pres_tn 'subrutina pres_tn


goto hum 'continua la ejecución en hum

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Variable Humedad Relativa--------------------

'----------------------------------------------------------------

hum:




G




sh=ADRESH 'sh toma el valor de ADRESH registro de la conversión

if (st<=250) then 'condición para temperatura positiva o 0° C

gosub hum_tp 'subrutina hum_tp

else 'caso contrario, para datos negativos de temperatura

gosub hum_tn 'subrutina hum_tn


goto dirv 'continua la ejecución en dirv

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Variable Dirección del Viento----------------

'----------------------------------------------------------------

dirv:







sdv=ADRESH 'sdv toma el valor de ADRESH registro de la conversión

vdv=sdv*200 'vdv valor del voltaje de entrada vout=(sdv/255)*Vs

H

gr=vdv/142 'vout=(sdv*100)(5*100/255)=(sdv*100)(2)=sdv*200

'gr valor en grados gr=vdv/(14e-2)->gr=vdv/0,014

'360° -> 5 v dc, 1° -> 0,014 v dc aproximadamente

'ajustamos el valor respecto a el valor de 0 a 255

' 360=(255*200)/x -> x=141,7=142

lcdout $fe,$c4,#gr,"gr" ' Mostrar dirección del viento, gr de 1 a 360,no altera en

dato_dv=0 'dato_dv es limpiado

dato_dv=gr 'dato_dv toma el valor de gr

goto velv 'continua la ejecución en velv

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Variable Velocidad del Viento----------------

'----------------------------------------------------------------

velv:

count portb.6,15000,revo 'cuenta el número de vueltas del anemómetro

svv=revo/15 'en 15 segundos

svv=svv*47 'se multiplica por la distancia que tiene c/vuelta

svv=svv/10 '0,47 m, v=d/t, en 1 segundo da 2 vueltas v=0,94 m/1s

lcdout $fe,$c9,#(svv dig 2),#(svv dig 1),".",#(SVV dig 0),"m/s" 'muestra el valor de vv en el LCD

de 0 a 78 m/s

pause 2000 'velocidad viento svv se divide para 10, en m/s

dato_vv=0 'dato_vv es limpiado

dato_vv=svv 'dato_vv toma el valor de svv

I

gosub datos 'continua la ejecución en datos

gosub grabar 'continua la ejecución en grabar

goto temp 'continua la ejecución

end

'----------------------------------------------------------------

'-------------------Subrutinas-----------------------------------

'----------------------------------------------------------------

'-------------------lectura del C A/D------------------------------

leer: 'subrutina para leer C A/D

PAUSEUS 50 'pausa para setear el canal en us

ADCON0.2=1 'bit 2 de ADCON en 1 inicia la conversión

PAUSEUS 20 'pausa para la conversión en us

return 'continua en la declaración que sigue al último GOSUB

'-------------------Enviar datos a la PC--------------------------

datos:

pause 100 'pausa de 0,5 s

serout portc.6,T9600,[#(dato_t dig 2),#(dato_t dig 1),#(dato_t dig 0),#(dato_p dig 2),#(dato_p dig

1),#(dato_p dig 0),#(dato_hr dig 2),#(dato_hr dig 1),#(dato_hr dig 0),#(dato_dv dig 2),#(dato_dv

dig 1),#(dato_dv dig 0),#(dato_vv dig 2),#(dato_vv dig 1),#(dato_vv dig 0),#13]

pause 100 'serout --> temperatura + dato_t en la PC dividimos para 2

'temperatura - dato_t en la PC (512-dato)/2

'en °C

J

'serout--> presión, el dato_p se divide para 10 en la PC en KPa

'serout--> HR, dato_hr de 1 a 100 no se altera en la PC en %

'serout->dirección del viento, dato_dv de 1 a 360,no altera en

'la PC dato en grados

'serout -->velocidad viento dato_vv se divide para 10 en la PC

'en m/s

return 'continua en la declaración que sigue al ultimo GOSUB

'-------------------Temperatura positiva--------------------------

temp_pos: 'subrutina para temp +

stp=st 'temperatura positiva, 1 a 250

lcdout $fe,1,"+",#(stp>>1),".",#(stp.0*5)," C " 'muestra valor temp + en LCD

'stn/2 valor igual a stp>>1

' stp.0 valor primero derecha de stp * 5

'41-> 1*5= 5; 40-> 0*5=0

dato_t=0 'dato_t es limpiado

dato_t=stp 'dato_t toma el valor de stp


'-------------------Temperatura negativa--------------------------

temp_neg: 'subrutina para temp -

stn=st 'temperatura negativa

stn=(512-stn) 'valor de temperatura, 1 a 110

lcdout $fe,1,"-",#(stn>>1),".",#(stn.0*5)," C " 'muestra valor temp - en LCD

K

'stn/2 valor igual a stn>>1

'stn.0 valor primero derecha de stn * 5

'41-> 1*5= 5; 40-> 0*5=0

dato_t=0 'dato_t es limpiado

dato_t=stn 'dato_t toma el valor de stn


'-------------------Presion con Temperatura positiva--------------

pres_tp:

'consideramos hasta 85°C, se desprecia a mayores

'para t >85°C se debe cambiar el Temp.Factor de 1 por y=(t-65)/20

'VOUT=VS*(0.009*P-0.095)±(Pressure Error*Temp.Factor*0.009*VS)

'VS = 5.1 ± 0.25 V dc --> VS = 5 V dc alimentación

sptp=0 'variable para presión + = 0, limpia

vp=(50000/256)*sp ' vout=5*(sp/256)

sptp=(vp+4750)/45 'error --> ±(Pressure Error*Temp.Factor*0.009*VS)=±0,01035

'Pressure Error=0,156, calculado Vout=2,80(medido) con

'Vout=2,79 de formula por lo tanto se desprecia el error

'0,156 KPa se encuentra en la banda de Pressure Error max ±1,5 KPa

lcdout $fe,$88,#(sptp/10),".",#(sptp dig 0),"KPa" 'escribe desde la 9 casilla

'ejem, 721->72.1 KPa

dato_p=0 'dato_p es limpiado

dato_p=sptp 'dato_p toma el valor de sptp

L


'-------------------Presion con Temperatura negativa--------------

pres_tn:

'VOUT=VS*(0.009*P-0.095)±(Pressure Error*Temp.Factor*0.009*VS)

'VS = 5.1 ± 0.25 V dc --> VS = 5 V dc alimentación

vp=(50000/256)*sp 'voltaje de salida del sensor

stn=(10*stn)/2 '*10 ; ecuación para determinar Temp.Factor y=-(1/20)*t+1

erpn=100+(stn/2) '* 100 ; t -> en grados Celsius

erpn=(675/10)*erpn (erpn*675)/10

erpn=erpn/10000

sptn=(vp+4750)/45

sptn=sptn+erpn 'error-> ±(Pressure Error*Temp.Factor*0.009*VS)=±erpn

lcdout $fe,$88,#(sptn/10),".",#(sptn dig 0),"KPa" 'escribe desde la 9 casilla

'ejem, 721->72.1 KPa

dato_p=0 'dato_p es limpiado

dato_p=sptn 'dato_p toma el valor de sptn


'-------------------Humedad Relativa con Temperatura positiva--------------

hum_tp:

st=(10*st)/2 'valor de la temperatura

vhr=(50000/256)*sh 'voltaje de salida del sensor

hr=(vhr-9580) 'valor humedad sin corrección

M

shtp=hr/((1055-((22*st)/100))/10)

shtp=(shtp*100)/307 'valor HR con corrección de temperatura

lcdout $fe,$c0,#shtp,"% " 'muestra en LCD la HR con temp +

dato_hr=0 'dato_hr es limpiado

dato_hr=shtp 'dato_hr toma el valor de shtp


'-------------------Humedad Relativa con Temperatura negativa--------------

hum_tn:

st=512-st

st=(10*st)/2 'valor de la temperatura

vhr=(50000/256)*sh 'voltaje de salida del sensor

hr=(vhr-9580) 'valor humedad sin corrección

shtn=hr/((1055+((22*st)/100))/10)

shtn=(shtn*100)/307 'valor HR con corrección de temperatura

lcdout $fe,$c0,#shtn,"% " 'muestra en LCD la HR con temp -

dato_hr=0 'dato_hr es limpiado

dato_hr=shtn 'dato_hr toma el valor de shtn


'-------------------Grabar datos------------------------------------------

grabar:

if (direc<=8190) then 'condición para direc<=8190, para ejecutar las sentencias

write direc,dato_t 'graba dato_t en direc

N

direc=direc+1 'incrementa dirección a grabar

gUDC_p=dato_p/10 'unidades decenas y centenas del dato_p

gd_p=dato_p DIG 0 'datos decimales de dato_p

WRITE direc,gUDC_p 'graba unidades, decenas y centenas de dato_p en direc+1


WRITE direc,gd_p 'graba datos decimales de prom_p en direc+1


WRITE direc,dato_hr 'graba dato_hr en direc+1


gDC_dv=dato_dv/10 'decenas y centenas de dato_dv

gU_dv=dato_dv dig 0 'unidades del dato_dv

WRITE direc,gDC_dv 'graba decenas y centenas, dato_dv en direc+1


WRITE direc,gU_dv 'graba unidades, dato_dv en direc+1


gUD_vv=dato_vv/10 'unidades y decenas de dato_vv

gd_vv=dato_vv dig 0 'datos decimales de dato_vv

WRITE direc,gUD_vv 'graba gUD_vv en direc+1


WRITE direc,gd_vv 'graba gd_vv en direc+1


endif 'terminación del IF

O


'-------------------Descargar datos----------------------------------------

descargar:

while lec<=8190 'Ejecuta declaraciones mientras la condición sea cierta lec<=8190

seguir=0 'la variable seguir =0

while seguir<=1 'condición de descarga de 48 datos generales

seguir=seguir+1 'incrementa variable seguir

READ lec,des_t 'lee lec, en des_t

lec=lec+1 'incrementa variable lec

READ lec,desUDC_p 'lee lec+1


READ lec,desd_p 'lee lec+1


READ lec,des_hr 'lee lec+1, en des_hr


READ lec,desDC_dv 'lee lec+1


READ lec,desU_dv 'lee lec+1


READ lec,desUD_vv 'lee lec+1


READ lec,desd_vv 'lee lec+1

P


pause 1200

serout portc.6,T9600,[#(des_t dig 2),#(des_t dig 1),#(des_t dig 0),#(gUDC_p dig 1),#(gUDC_p

dig 0),#(gd_p dig 0),#(des_hr dig 2),#(des_hr dig 1),#(des_hr dig 0),#(gDC_dv dig 1),#(gDC_dv

dig 0),#(gU_dv dig 0),#(gUD_vv dig 1),#(gUD_vv dig 0),#(gd_vv dig 0),#14]

'serout --> temperatura + des_t en la PC dividimos para 2

' temperatura - des_t en la PC (512-dato)/2

' en °C

'serout--> presión, el des_p se divide para 10 en la PC en KPa

'serout--> HR, des_hr de 1 a 100 no se altera en la PC en %

'serout->dirección del viento, des_dv de 1 a 360,no altera en

'la PC dato en grados

'serout -->velocidad viento des_vv se divide para 10 en la PC

'en m/s

wend 'finaliza while cuando cumpla la condición

goto seg 'ejecute seg

wend 'terminación del WHILE

return 'continua en la declaración que sigue al último gosub

seg:

lcdout $fe,1,"-----SEGUIR-----" 'pregunta si desea seguir descargando datos

lcdout $fe,$c0,"DESCARGANDO?????"

serin portc.7,T9600,inserial 'espera por dato serial y lo guarda

Q

if inserial="Y" then descargar 'si es si envía a que ejecute descargar

if inserial="N" then temp 'si es no envía que se ejecute tem para adquirir datos

goto seg 'ejecuta seg hasta que ingrese el dato serial.

R

7.2. A.2. SENSORES

Sensor Digital de temperature DS1620

The DS1620 Digital Thermometer and Thermostat provides 9–bit temperature readings which

indicate the temperature of the device. With three thermal alarm outputs, the DS1620 can also act

as a thermostat. THIGH is driven high if the DS1620’s temperature is greater than or equal to a

user–defined temperature TH. TLOW is driven high if the DS1620’s temperature is less than or

equal to a user–defined temperature TL. TCOM is driven high when the temperature exceeds TH

and stays high until the temperature falls below that of TL.

User–defined temperature settings are stored in non–volatile memory, so parts can be programmed

prior to insertion in a system, as well as used in stand–alone applications without a CPU.

Temperature settings and temperature readings are all communicated to/from the DS1620 over a

simple 3–wire interface. (Figure A1)

Figure A 1 Descripción de pines

FEATURES

Requires no external components

Supply voltage range covers from 2.7V to 5.5V

Measures temperatures from –55°C to +125°C in 0.5°C increments. Fahrenheit equivalent

is –67°F to +257°F in 0.9°F increments

Temperature is read as a 9–bit value

Converts temperature to digital word in 1 second (max)

Thermostatic settings are user–definable and non–volatile

Data is read from/written via a 3–wire serial interface (CLK, DQ, RST)

Applications include thermostatic controls, industrial systems, consumer products,

thermometers, or any thermally sensitive system

S

8–pin DIP or SOIC (208 mil) packages.

PIN DESCRIPTION

DQ – 3–Wire Input/Output

CLK/CONV – 3–Wire Clock Input and

Stand–alone

Convert Input

RST – 3–Wire Reset Input

GND – Ground

THIGH – High Temperature Trigger

TLOW – Low Temperature Trigger

TCOM – High/Low Combination Trigger

VDD – Power Supply Voltage (3V – 5V)

OPERATION–MEASURING TEMPERATURE

A block diagram of the DS1620 is shown in Figure A2. The DS1620 measures temperatures

through the use of an on–board proprietary temperature measurement technique. A block diagram

of the temperature measurement circuitry is shown in Figure A3.

The DS1620 measures temperature by counting the number of clock cycles that an oscillator with

a low temperature coefficient goes through during a gate period determined by a high temperature

coefficient oscillator. The counter is preset with a base count that corresponds to –55°C. If the

counter reaches zero before the gate period is over, the temperature register, which is also preset to

the –55°C value, is incremented, indicating that the temperature is higher than –55°C.

At the same time, the counter is then preset with a value determined by the slope accumulator

circuitry. This circuitry is needed to compensate for the parabolic behavior of the oscillators over

temperature. The counter is then clocked again until it reaches zero. If the gate period is still not

finished, then this process repeats.

The slope accumulator is used to compensate for the nonlinear behavior of the oscillators over

temperature, yielding a high resolution temperature measurement. This is done by changing the

number of counts necessary for the counter to go through for each incremental degree in

temperature. To obtain the desired resolution, therefore, both the value of the counter and the

number of counts per degree C (the value of the slope accumulator) at a given temperature must be

known.

T

DS1620 FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM (Figure A2)

Figure A 2 Diagrama de bloques

TEMPERATURE MEASURING CIRCUITRY (Figure A3)

U

Figure A 3 Medición del circuito de temperatura

This calculation is done inside the DS1620 to provide 0.5°C resolution. The temperature reading is

provided in a 9–bit, two’s complement reading by issuing a READ TEMPERATURE command.

Table A1 describes the exact relationship of output data to measured temperature. The data is

transmitted serially through the 3–wire serial interface, LSB first. The DS1620 can measure

temperature over the range of –55°C to +125°C in 0.5°C increments. For Fahrenheit usage, a

lookup table or conversion factor must be used.

TEMPERATURE/DATA RELATIONSHIPS (Table A1)

Table A 1 Lectura de los 9 bits

Since data is transmitted over the 3–wire bus LSB first, temperature data can be written to/read

from the DS1620 as either a 9–bit word (taking RST low after the 9th (MSB) bit), or as two transfers

of 8–bit words, with the most significant 7 bits being ignored or set to zero, as illustrated in

Table1A. After the MSB, the DS1620 will output 0s.

V

Note that temperature is represented in the DS1620 in terms of a 1/2°C LSB, yielding the following

9–bit format:

Higher resolutions may be obtained by reading the temperature, and truncating the 0.5°C bit (the

LSB) from the read value. This value is TEMP_READ. The value left in the counter may then be

read by issuing a READ COUNTER command. This value is the count remaining

(COUNT_REMAIN) after the gate period has ceased. By loading the value of the slope

accumulator into the count register (using the READ SLOPE command), this value may then be

read, yielding the number of counts per degree C (COUNT_PER_C) at that temperature. The actual

temperature may be then be calculated by the user using the following:

𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑒 = 𝑇𝐸𝑀𝑃_𝑅𝐸𝐴𝐷 − 0.25 +𝐶𝑂𝑈𝑁 𝑃𝐸𝑅 𝐶 − 𝐶𝑂𝑈𝑁𝑇 𝑅𝐸𝑀𝐴𝐼𝑁

𝐶𝑂𝑈𝑁𝑇 𝑃𝐸𝑅 𝐶

DETAILED PIN DESCRIPTION Table A2

Table A 2 Descripción de pines con detalles.

W

OPERATION–THERMOSTAT CONTROLS

Three thermally triggered outputs, THIGH, TLOW, and TCOM, are provided to allow the DS1620

to be used as a thermostat, as shown in Figure 3. When the DS1620’s temperature meets or exceeds

the value stored in the high temperature trip register, the output THIGH becomes active (high) and

remains active until the DS1620’s measured temperature becomes less than the stored value in the

high temperature register, TH. The THIGH output can be used to indicate that a high temperature

tolerance boundary has been met or exceeded, or as part of a closed loop system can be used to

activate a cooling system and to deactivate it when the system temperature returns to tolerance.

The TLOW output functions similarly to the THIGH output. When the DS1620’s measured

temperature equals or falls below the value stored in the low temperature register, the TLOW output

becomes active. TLOW remains active until the DS1620’s temperature becomes greater than the

value stored in the low temperature register, TL. The TLOW output can be used to indicate that a

low temperature tolerance boundary has been met or exceeded, or as part of a closed loop system,

can be used to activate a heating system and to deactivate it when the system temperature returns

to tolerance.

The TCOM output goes high when the measured temperature meets or exceeds TH, and will stay

high until the temperature equals or falls below TL. In this way, any amount of hysteresis can be

obtained.

THERMOSTAT OUTPUT OPERATION Figure A4

Figure A 4 Salida de operación del termostato.

X

OPERATION AND CONTROL

The DS1620 must have temperature settings resident in the TH and TL registers for thermostatic

operation. A configuration/status register is also used to determine the method of operation that the

DS1620 will use in a particular application, as well as indicating the status of the temperature

conversion operation. The configuration register is defined as follows:

CONFIGURATION/STATUS REGISTER

Where

DONE = Conversion done bit. 1=conversion complete, 0=conversion in progress.

THF = Temperature High Flag. This bit will be set to 1 when the temperature is greater than or

equal to the value of TH. It will remain 1 until reset by writing 0 into this location or by removing

power from the device. This feature provides a method of determining if the DS1620 has ever been

subjected to temperatures above TH while power has been applied.

TLF = Temperature Low Flag. This bit will be set to 1 when the temperature is less than or equal

to the value of TL. It will remain 1 until reset by writing 0 into this location or by removing power

from the device. This feature provides a method of determining if the DS1620 has ever been

subjected to temperatures below TL while power has been applied.

NVB = Nonvolatile Memory Busy Flag. 1=write to an E2 memory cell in progress. 0=nonvolatile

memory is not busy. A copy to E2 may take up to 10 ms.

CPU = CPU use bit. If CPU=0, the CLK/CONV pin acts as a conversion start control, when RST

is low. If CPU is 1, the DS1620 will be used with a CPU communicating to it over the 3–wire port,

and the operation of the CLK/CONV pin is as a normal clock in concert with DQ and RST. This

bit is stored in nonvolatile E2 memory, capable of at least 50,000 writes. The DS1620 is shipped

with CPU=0.

1SHOT = One–Shot Mode. If 1SHOT is 1, the DS1620 will perform one temperature conversion

upon reception of the Start Convert T protocol. If 1SHOT is 0, the DS1620 will continuously

Y

perform temperature conversion. This bit is stored in nonvolatile E2 memory, capable of at least

50,000 writes. The DS1620 is shipped with 1SHOT=0.

For typical thermostat operation, the DS1620 will operate in continuous mode. However, for

applications where only one reading is needed at certain times, and to conserve power, the one–

shot mode may be used. Note that the thermostat outputs (THIGH, TLOW, TCOM) will remain in

the state they were in after the last valid temperature conversion cycle when operating in one– shot

mode.

OPERATION IN STAND–ALONE MODE

In applications where the DS1620 is used as a simple thermostat, no CPU is required. Since the

temperature limits are nonvolatile, the DS1620 can be programmed prior to insertion in the system.

In order to facilitate operation without a CPU, the CLK/CONV pin (pin 2) can be used to initiate

conversions. Note that the CPU bit must be set to 0 in the configuration register to use this mode

of operation. Whether CPU=0 or 1, the 3–wire port is active. Setting

CPU=1 disables the stand–alone mode.

To use the CLK/CONV pin to initiate conversions, RST must be low and CLK/CONV must be

high. If CLK/ CONV is driven low and then brought high in less than 10 ms, one temperature

conversion will be performed and then the DS1620 will return to an idle state. If CLK/ CONV is

driven low and remains low, continuous conversions will take place until CLK/CONV is brought

high again. With the CPU bit set to 0, the CLK/CONV will override the 1–shot bit if it is equal to

1. This means that even if the part is set for one–shot mode, driving CLK/ CONV low will initiate

conversions.

3–WIRE COMMUNICATIONS

The 3–wire bus is comprised of three signals. These are the RST (reset) signal, the CLK (clock)

signal, and the DQ (data) signal. All data transfers are initiated by driving the RST input high.

Driving the RST input low terminates communication. (See Figures 4 and 5.) A clock cycle is a

sequence of a falling edge followed by a rising edge. For data inputs, the data must be valid during

the rising edge of a clock cycle. Data bits are output on the falling edge of the clock, and remain

Z

valid through the rising edge. When reading data from the DS1620, the DQ pin goes to a high

impedance state while the clock is high. Taking RST low will terminate any communication and

cause the DQ pin to go to a high impedance state. Data over the 3–wire interface is communicated

LSB first. The command set for the 3–wire interface as shown in Table 3 is as follows.

Read Temperature [AAh]

This command reads the contents of the register which contains the last temperature conversion

result. The next nine clock cycles will output the contents of this register.

Write TH [01h]

This command writes to the TH (HIGH TEMPERATURE) register. After issuing this command,

the next nine clock cycles clock in the 9–bit temperature limit which will set the threshold for

operation of the THIGH output.

Write TL [02h]

This command writes to the TL (LOW TEMPERATURE) register. After issuing this command,

the next nine clock cycles clock in the 9–bit temperature limit which will set the threshold for

operation of the TLOW output

Read TH [A1h]

This command reads the value of the TH (HIGH TEMPERATURE) register. After issuing this

command, the next nine clock cycles clock out the 9–bit temperature limit which sets the threshold

for operation of the THIGH output.

Read TL [A2h]

This command reads the value of the TL (LOW TEMPERATURE) register. After issuing this

command, the next nine clock cycles clock out the 9–bit temperature limit which sets the threshold

for operation of the TLOW output.

Read Counter [A0h]

AA

This command reads the value of the counter byte. The next nine clock cycles will output the

contents of this register.

Read Slope [A9h]

This command reads the value of the slope counter byte from the DS1620. The next nine clock

cycles will output the contents of this register.

Start Convert T [EEh]

This command begins a temperature conversion. No further data is required. In one–shot mode, the

temperature conversion will be performed and then the DS1620 will remain idle.In continuous

mode, this command will initiate continuous conversions.

Stop Convert T [22h]

This command stops temperature conversion. No further data is required. This command may be

used to halt a DS1620 in continuous conversion mode. After issuing this command, the current

temperature measurement will be completed, and then the DS1620 will remain idle until a Start

Convert T is issued to resume continuous operation.

Write Config [0Ch]

This command writes to the configuration register. After issuing this command, the next eight clock

cycles clock in the value of the configuration register.

Read Config [ACh]

This command reads the value in the configuration register. After issuing this command, the next

eight clock cycles output the value of the configuration register.

DS1620 COMMAND SET Table A3

BB

Table A 3 Set de comandos

NOTES:

1. in continuous conversion mode, a Stop Convert T command will halt continuous conversion. To restart, the Start Convert T

command must be issued. In one–shot mode, a Start Convert T command must be issued for every temperature reading desired.

2. Writing to the E2 typically requires 10 ms at room temperature. After issuing a write command, no further writes should be

requested for at least 10 ms.

FUNCTION EXAMPLE

Example: CPU sets up DS1620 for continuous conversion and thermostatic function.

CC

READ DATA TRANSFER Figure A5

Figure A 5 Lectura de transferencia de datos

DD

WRITE DATA TRANSFER Figure 5

Figure A 6 Escritura de transferencia de datos

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Voltage on Any Pin Relative to Ground –0.5V to +7.0V

Operating Temperature –55°C to +125°C

Storage Temperature –55°C to +125°C

Soldering Temperature 260°C for 10 seconds

*This is a stress rating only and functional operation of the device at these or any other conditions above

those indicated in the operation sections of this specification is not implied. Exposure to absolute maximum

rating conditions for extended periods of time may affect reliability.

RECOMMENDED DC OPERATING CONDITION

EE

DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS (55°C to +125°C; VDD=2.7V to 5.5V)

NOTES:

1. All voltages are referenced to ground.

2. Logic one voltages are specified at a source current of 1 mA.

3. Logic zero voltages are specified at a sink current of 4 mA.

FF

4. ICC specified with DQ pin open and CLK pin at VDD.

5. ICC specified with VCC at 5.0V and RST=GND.

6. Measured at VIH = 2.0V or VIL = 0.8V.

7. Measured at VOH = 2.4V or VOL = 0.4V.

8. Load capacitance = 50 pF.

9. CWH must be 10 ms minimum following any write command that involves the E2 memory.

10. See typical curve for specification limits outside 0°C to 70°C range.

Thermometer error reflects temperature accuracy as tested during calibration.

Writing to the nonvolatile memory should only take place in the 0°C to 70°C temperature

range.

11. Valid for design revisions D1 and above. The supply range for Rev. C2 and below is 4.5V

≤ 5.5V

TYPICAL PERFORMANCE CURVE

Figure A 7 Optimización de la curva de trabajo

GG

MPX4115A

Integrated Silicon Pressure Sensor for Manifold Absolute, Altimeter or Barometer Applications

On-Chip Signal Conditioned, Temperature Compensated and Calibrated Motorola’s

MPX4115A/MPXA4115A series sensor integrates on–chip, bipolar op amp circuitry and thin film

resistor networks to provide a high output signal and temperature compensation. The small form

factor and high reliability of on–chip integration make the Motorola pressure sensor a logical and

economical choice for the system designer. The MPX4115A/MPXA4115A series piezo resistive

transducer is a state–of–the–art, monolithic, signal conditioned, silicon pressure sensor. This sensor

combines advanced micromachining techniques, thin film metallization, and bipolar semiconductor

processing to provide an accurate, high level analog output signal that is proportional to applied

pressure.

Figure A8 shows a block diagram of the internal circuitry integrated on a pressure sensor chip.

Features

1.5% Maximum Error over 0° to 85°C

Ideally suited for Microprocessor or Microcontroller– Based Systems

Temperature Compensated from –40° to +125°C

Durable Epoxy Unibody Element or Thermoplastic (PPS) Surface Mount Package

Application Examples

•Aviation Altimeters

•Industrial Controls

•Engine Control

• Weather Stations and Weather Reporting Devices

HH

Figure A 8 Esquema de integración del sensor

MAXIMUM RATINGS (NOTE)

NOTE: Exposure beyond the specified limits may cause permanent damage or degradation to the device.

OPERATING CHARACTERISTICS (VS = 5.1 Vdc, TA = 25°C unless otherwise noted, P1 P2. Decoupling circuit

shown in Figure 3 required to meet Electrical Specifications.)

II

NOTES:

o Device is ratiometric within this specified excitation range.

o Offset (Voff) is defined as the output voltage at the minimum rated pressure.

o Full Scale Output (VFSO) is defined as the output voltage at the maximum or full

rated pressure.

o Full Scale Span (VFSS) is defined as the algebraic difference between the output

voltage at full rated pressure and the output voltage at the minimum rated pressure.

o Accuracy is the deviation in actual output from nominal output over the entire

pressure range and temperature range as a percent of span at 25°C due to all sources

of error including the following:

Linearity: Output deviation from a straight line relationship with pressure over the

specified pressure range.

Temperature Hysteresis: Output deviation at any temperature within the operating

temperature range, after the temperature is cycled to and from the minimum or

maximum operating temperature points, with zero differential pressure applied.

Pressure Hysteresis: Output deviation at any pressure within the specified range,

when this pressure is cycled to and from minimum or maximum rated pressure at

25°C.

TcSpan: Output deviation over the temperature range of 0° to 85°C, relative to

25°C. TcOffset: Output deviation with minimum pressure applied, over the

temperature range of 0° to 85°C, relative to 25°C.

o Response Time is defined as the time for the incremental change in the output to go

from 10% to 90% of its final value when objected to a specified step change in

pressure.

o Warm–up Time is defined as the time required for the product to meet the specified

output voltage after the pressure has been stabilized.

JJ

o Offset Stability is the product’s output deviation when subjected to 1000 cycles of

Pulsed Pressure, Temperature Cycling with Bias Test.

On-chip Temperature Compensation and Calibration

Figure A9 illustrates an absolute sensing chip in the basic chip carrier (Case 867) and the small outline chip carrier (Case 482). A

fluorosilicone gel isolates the die surface and wire bonds from the environment, while allowing the pressure signal to be transmitted

to the sensor diaphragm. The MPX4115A series pressure sensor operating characteristics, and internal reliability and qualification

tests are based on use of dry air as the pressure media. Media, other than dry air, may have adverse effects on sensor performance

and longterm reliability. Contact the factory for information regarding media compatibility in your application.

Figure A10 shows the recommended decoupling circuit for interfacing the output of the integrated sensor to the A/D input of a

microprocessor or microcontroller. Proper decoupling of the power supply is recommended. Figure A11 shows the sensor output

signal relative to pressure input. Typical, minimum, and maximum output curves are shown for operation over a temperature range

of 0° to 85°C using the decoupling circuit shown in Figure A10. (The output will saturate outside of the specified pressure range.)

Figure A 9 Diagrama en cruz

Figure A 10 Recomendación de alimentación y acoplamiento en la salida.

(For output filtering recommendations, refer to Application Note AN1646.)

KK

Figure A 11 Salida vs Presión Absoluta.

Transfer Function (MPX4115A)

Nominal Transfer Value: Vout = VS (P x 0.009 - 0.095)

± (Pressure Error x Temp. Factor x 0.009 x VS)

V S = 5.1 V ± 0.25 Vdc

Figure A 12 Error de banda de temperatura.

LL

Figure A 13 Error en la presión.

PACKAGE DIMENSIONS

CASE 867-08

ISSUE N

BASIC ELEMENT

MM

HIH-4000

DESCRIPTION

The HIH-4000 Series Humidity Sensors are designed specifically for high volume OEM (Original

Equipment Manufacturer) users.

Direct input to a controller or other device is made possible by this sensor’s near linear voltage

output. With a typical current draw of only 200 µA, the HIH-4000 Series is often ideally suited for

low drain, battery operated systems.

Tight sensor interchangeability reduces or eliminates OEM production calibration costs. Individual

sensor calibration data is available.

The HIH-4000 Series delivers instrumentation-quality RH (Relative Humidity) sensing

performance in a competitively priced, solderable SIP (Single In-line Package).

Available in two lead spacing configurations, the RH sensor is a laser trimmed, thermoset polymer

capacitive sensing element with on-chip integrated signal conditioning. The sensing element's

multilayer construction provides excellent resistance to most application hazards such as wetting,

dust, dirt, oils and common environmental chemicals.

FEATURES

Molded thermoset plastic housing

Near linear voltage output vs % RH

Laser trimmed interchangeability

Low power design

Enhanced accuracy

Fast response time

Stable, low drift performance

POTENTIAL APPLICATIONS

Refrigeration equipment

HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) equipment

Medical equipment

NN

Drying

Metrology

Battery-powered systems

OEM assemblies

Chemically resistan

Table A4. Performance Specifications (At 5 Vdc supply and 25 ºC [77 ºF] unless otherwise noted.)

Table A 4 Especificaciones óptimas.

Specific Notes:

Can only be achieved with the supplied slope and offset. For HIH-4000-003 and HIH-4000-004 catalog listings only.

Device is calibrated at 5 Vdc and 25 ºC.

Non-condensing environment.

General Notes:

Sensor is ratiometric to supply voltage.

Extended exposure to >90% RH causes a reversible shift of 3% RH.Sensor is light sensitive. For best performance, shield sensor

from bright light.

OO

FACTORY CALIBRATION DATA

HIH-4000 Sensors may be ordered with a calibration and data printout. See Table A5 and the order

guide on the back page.

Table A5. Example Data Printout

Table A 5 Ejemplo de impresión de datos.

PP

Figure A 14 . Operating Environment (Non-condensing environment.)

Figure A 15. Storage Environment (Non-condensing environment.)

QQ

Figure A 16. Typical Output Voltage vs Relative Humidity

Figure A 17. Typical Output Voltage (BFSL) vs Relative Humidity (At 0 ºC, 70 ºC and 5 V.)

RR

Figure A 18 .Mounting Dimensions (For reference only. mm/[in])

Figure A 19. Typical Application Circuit

ORDER GUIDE

ADDITIONAL HUMIDITY SENSOR INFORMATION

See the following associated literature at www.honeywell.com/sensing: Product

http://www.honeywell.com/sensing

SS

Installation instructions

Application sheets:

Humidity Sensor Performance Characteristics

Humidity Sensor Theory and Behavior

Humidity Sensor Moisture and Psychrometrics

Thermoset Polymer-based Capacitive Sensors

Anemometer

The anemometer includes both wind speed and wind direction sensors. Rugged components stand

up to hurricane‐force winds, yet are sensitive to a light breeze. Includes sealed stainless‐steel

bearings for long life. The range and accuracy specifications have been verified in wind‐tunnel

tests. Digital filtering, with time constant as specified below, is applied to wind direction

measurements.

General

Sensor Type

Wind Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Solid state magnetic sensor

Wind Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wind vane and potentiometer

Attached Cable Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40' (12 m)

Note: Cable lengths longer than 140' (42 m) between sensors and console may artificially limit

wind speed readings. That is, beyond that length, maximum recordable wind speed decreases as

cable length increases. For example, with a length of 140' (42 m), the maximum recordable speed

exceeds175 mph. At 240' (72 m), however, the maximum recordable speed drops to less than 140

mph. below that upper limit, however, the anemometer's accuracy is not affected.

TT

Cable Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-conductor, 26 AWG

Connector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modular connector (RJ-11)

Recommended Maximum Cable Length . . . . . . . . . . . . . 140' (42 m) Sensor to Console

Material

Wind Vane and Control Head. . . . . . . . . . . . . . . . . . UV-resistant ABS

Wind Cups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polycarbonate

Anemometer Arm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Black-anodized aluminum

Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.5" long x 7.5" high x 4.75" wide (470

mm x 191 mm x 121 mm) Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2lbs. 15 oz. (1.332 kg)

Console Data

Note: These specifications apply to sensor output as converted by Davis Instruments weather

station consoles. Range Wind Speed (large wind cups) (See Note 1) . . . . . . . 1 to 200 mph, 1 to

173 knots, 0.5 to 89 m/s, 1 to 322 km/h

Wind Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0° to 360° or 16 compass points

Wind Run. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 to 1999.9 miles (1999.9 km)

Accuracy

Wind Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±2 mph (2 kts, 3 km/h, 1 m/s) or ±5%,

Whichever is greater

Wind Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±7°

Wind Run. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±5%

Resolution Wind Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 mph (1 knot, 0.1 m/s, 1 km/hr)

Wind Direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1° (0° to 355°), 22.5° between compass points

Wind Run. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.1 m (0.1 km)

Measurement Timing

Wind Speed Sample Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.25 seconds

Wind Speed Sample and Display Interval. . . . . . . . . 2.25 seconds (Monitor & Wizard)

Wind Direction Sample Interval . . . . . . . . . . . . . . . . 1 second (Monitor & Wizard)

Wind Direction Filter Time Constant (typical) . . . . . . 8 seconds (Monitor & Wizard)

Wind Direction Display Update Interval . . . . . . . . . . 2 seconds (Monitor & Wizard)

UU

7.3. A.3 PRUEBAS EN TABLA DE NODO

Figure A 20. Prueba del código en el microcontrolador.

Figure A 21. Prueba de sistema de medición y control.

VV

7.4. A.4 PISTAS DEL CIRCUITO DE CONTROL Y DEL SISTEMA DE

MEDICION

Figure A 22 Pistas de control PCB

WW

Figure A 23 Pistas de Sensores PCB

7.5. A.5: COMUNICACION

Max-232

Features

Meets or Exceeds TIA/EIA-232-F and ITU recomendation V.28

Operates From a Single 5-v Power Supply Woth 1.0-µF Charge-Pump Capacitors

Operates Up to 120 kbit/s

Two Drivers and Two Receivers

±30-V Input Levels

Low Supply Current: 8 mA Typical

ESD Protection Exceeds JESD 22 – 2000-V Human-Body Model (A114-A)

Upgrade With Improved ESD (15-Kv HBM) and 0.1-µF Charge-Pump Capacitors Is Available

With the MAX202 Device

Applications

TIA/EIA-232-F

Battery-Powered Systems

Terminals

Modems

Computers

XX

Description

The MAX232 device is a dual driver/receiver that includes a capacitive voltage generator to supply

TIA/EIA-232-F voltage leves from a single 5-V supply. Each receiver converts TIA/EIA-232F

inputs to 5-V TTL/CMOS leves. These receivers have a typical threshold of 1.3V a typical

hysteresis of 0.5V, and can accept ±30-V inputs. Each drivers converts TTL/CMOS input leves

into TIA/EIA-232-F leves.

Simplified Schematic

Figure A 24 Esquemático simple.

Pin Configuration and Functions

YY

Figure A 25 Funciones de pines

Specifications

Absolute Maximum Ratings (1)

Over operating free-air temperature range (unless otherwise noted)

ZZ

(1) Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent

damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device

at these or any other conditions beyond those indicated under Recommended Operating

Conditions is not implied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended

periods may affect device reliability.

(2) All voltages are with respect to network GND.

Handling Ratings

(1) JEDEC document JEP155 states that 500-V HBM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.

(2) JEDEC document JEP157 states that 250-V CDM allows safe manufacturing with a standard ESD control process

Recommended Operating Conditions

Thermal Information

AAA

(1) For more information about traditional and new thermal metrics, see the IC Package Thermal Metrics application report

(SPRA953).

Electrical Characteristics –– Device

Over recommended ranges of supply voltage and operating free-air temperature (unless otherwise

noted) (see Figure 6)

(1) Test conditions are C1–C4 = 1 μF at VCC = 5 V ± 0.5 V

(2) All typical values are at VCC = 5 V, and TA = 25°C

Electrical Characteristics –– Driver

Over recommended ranges of supply voltage and operating free-air temperature (unless otherwise

noted)


(2) All typical values are at VCC = 5 V, TA = 25°C.

(3) The algebraic convention, in which the least-positive (most negative) value is designated

minimum, is used in this data sheet for logic voltage levels only.

(4) Not more than one output should be shorted at a time.

Electrical Characteristics –– Receiver

over recommended ranges of supply voltage and operating free-air temperature (unless otherwise

noted)

BBB

(1) Test conditions are C1–C4 = 1 μF at VCC = 5 V ± 0.5 V.

(2) All typical values are at VCC = 5 V, TA = 25°C.

(3) The algebraic convention, in which the least-positive (most negative) value is designated minimum, is used in this data

sheet for logic voltage levels only.

Switching Characteristics

over recommended ranges of supply voltage and operating free-air temperature (unless otherwise

noted)


Typical Characteristics

CCC

Parameter Measurement Information

Figure A 26 Circuito de prueba con formas de onda tPhL y tpLH

A. The pulse generator has the following characteristics: ZO = 50 Ω, duty cycle ≤ 50%.

B. CL includes probe and jig capacitance.

C. All diodes are 1N3064 or equivalent.

DDD

Parameter Measurement Information (continued)

Figure A 27 Prueba de controlador y forma de onda tPHL y tPLH


B. CL includes probe and jig capacitance.

Figure A 28 Prueba de circuito y forma de onda para tThl y tTlh

EEE


Detailed Description

Overview

The MAX232 device is a dual driver/receiver that includes a capacitive voltage generator using

four capacitors to supply TIA/EIA-232-F voltage levels from a single 5-V supply. Each receiver

converts TIA/EIA-232-F inputs to 5- V TTL/CMOS levels. These receivers have a typical threshold

of 1.3 V, a typical hysteresis of 0.5 V, and can accept ±30-V inputs. Each driver converts

TTL/CMOS input levels into TIA/EIA-232-F levels. The driver, receiver, and voltage-generator

functions are available as cells in the Texas Instruments LinASIC™ library. Outputs are protected

against shorts to ground.

Functional Block Diagram

Feature

Description

Power

The power block increases and inverts the 5V supply for the RS232 driver using a charge pump

that requires four 1-µF external capacitors. RS232 Driver Two drivers interface standard logic

level to RS232 levels. Internal pull up resistors on TIN inputs ensures a high input when the line is

high impedance.

RS232 Receiver

Two receivers interface RS232 levels to standard logic levels. An open input will result in a high

output on ROUT.

FFF

Device Functional Modes

VCC powered by 5V The device will be in normal operation.

VCC unpowered When MAX232 is unpowered, it can be safely connected to an active remote

RS232 device.

Table A6. Function Table Each Driver(1)

Table A 6 Funciones de cada Driver

(1) H = high level, L = low level, X = irrelevant, Z = high impedance

Table A7. Function Table Each Receiver(1)

Table A 7 Funciones de cada receptor

(1) H = high level, L = low level, X = irrelevant, Z = high impedance (off), Open = disconnected

input or connected driver off

Application and Implementation

NOTE

Information in the following applications sections is not part of the TI component specification,

and TI does not warrant its accuracy or completeness. TI’s customers are responsible for

determining suitability of components for their purposes. Customers should validate and test their

design implementation to confirm system functionality.

GGG

Application Information

For proper operation add capacitors as shown in Figure A27. Pins 9 through 12 connect to UART

or general purpose logic lines. EIA-232 lines will connect to a connector or cable.

Typical Application

Figure A 29 Diagrama interno Max 232

† C3 can be connected to VCC or GND.

NOTES:

A. Resistor values shown are nominal.

B. Nonpolarized ceramic capacitors are acceptable. If polarized tantalum or electrolytic capacitors

are used, they should be connected as shown. In addition to the 1-µF capacitors shown, the

MAX202 can operate with 0.1-µF capacitors.

Design Requirements

VCC minimum is 4.5 V and maximum is 5.5 V.

Maximum recommended bit rate is 120 kbps.

HHH

Detailed Design Procedure

Use 1 uF tantalum or ceramic capacitors.

Application Curves

Power Supply Recommendations

The VCC voltage should be connected to the same power source used for logic device connected

to TIN pins.

VCC should be between 4.5V and 5.5V.

Layout

Layout Guidelines

Keep the external capacitor traces short. This is more important on C1 and C2 nodes that have the

fastest rise and fall times.

III

Layout Example

Figure A 30 Ejemplo del esquema

Wiznet 107 SR

WIZ107SR includes WIZnet’s hardwired TCP/IP chip that embeds the most of TCP/IP protocols

such as TCP, UDP, IP, ARP, ICMP, IGMP and Ethernet MAC. 10Mbps and 100Mbps Ethernet are

all supported and a standard RJ-45 is mounted on the board of WIZ107SR. One serial port is

provided in WIZ107SR via 12-pin connector which features the standard RS-232 specification.

WIZ107SR can be powered by a DC 3.3V power supply with the max 250mA current supply. The

detailed specifications are listed in Table A8

TCP / IP W7100A

Included in W7100A

PHY Auto negotiation (Full-duplex and Half-duplex)

Auto MDI/MDIX

Serial WIZ107SR : RS-232C

Architecture Included in W7100A

JJJ

(Fully software compatible with industrial standard 8051)

Internal 2KBytes Boot ROM

MCU Internal 64KBytes embedded program FLASH memory

Internal 256Bytes embedded data FLASH memory

Internal 64KBytes embedded SRAM

Internal 32KBytes memory for TCP/IP data communication

Interface WIZ107SR : Included RS-232C Transceiver,

Signals WIZ107SR : TXD, RXD, RTS, CTS, GND

WIZ107SR

Serial

Parameters

- Parity : None, Odd, Even

- Data bits : 7, 8 bit

- Flow control : None, RTS / CTS, XON / XOFF

Speed Up to 230Kbps

Dimensions 48mm x 30mm x 18mm ( Include connector size )

Connector type 2.54mm Pitch Pin-header, 12Pin (2*6)

Input voltage DC 3.3V

Max power consumption 250mA

Temperature -40 C ~ 85 C (Operation), -40 C ~ 85 C (Storage)

Humidity 10 ~ 90%

Table A 8 Especificaciones del módulo WIZ107SR

Pin Header Connector Pin-Assignment

KKK

WIZ107SR provides an external connector to connect it with your application board. The pin assignment

and definition of the connector are introduced in Figure 2 and the specification of each pin is described

in Table A9.

Figure A 31 Asignación de pines WIZ107SR

Pin Number Signal Description

1 VCC System Power input (3.3V)

2 VCC System Power input (3.3V)

3 RXD RS-232C Receive Data

4 nRESET System Reset signal input / Active Low

5 RTS RS-232C Request To Send / Optional

6 nFAC_RST Factory Reset signal input / Active Low

[ Function Removed: Firmware v4.04 or above]

The H/W Factory reset function pin removed for more stable operation. but S/W

Factory reset still exists.

7 TXD RS-232C Transmit Data

8 HW_TRIG Hardware Trigger signal input / Low : CMD mode

[ In the initial time, this pin is INPUT for Hardware Trigger(for serial command

mode). After that, this pin is OUTPUT for connection status. When the connection

is established, this pin goes Low. And, it will go HIGH when connection is closed. ]

LLL

[ Function Added: Firmware v4.04 or above]

In No-PHY link (like Ethernet cable is disconnected) case, HW_TRIG pin

generates High and low signal in turns every second. When returning to normal

condition, HW_TRIG displays TCP connection status as usual.

9 CTS RS-232C Clear To Send / Optional

10 NC Not connect

11 GND System Ground

12 GND System Ground

Table A 9 Descripcion de pines.

Configuración serial

Serial Command Format

If WIZ107SR is in serial configuration mode, users can use the following predefined commands to

configure WIZ107SR via serial interface. The format of serial command is shown in Figure

A30. Each command starts with a command name (2 characters) and ends with ‘\r\n’. If the data

field is null, it means the command does a reading operation. Otherwise, the command do writing

operation. Ones can get response in case of reading operation of Commands, the format of response

is the same with Serial command format

Figure A 32 Formato de envió serial

MMM

Serial Command List

CMD Data Description

MC -- MAC address (read only)

VR -- Firmware version (read only)

MN -- Model name (read only)

ST -- Device status (read only)

0:OPEN, 1:CONNECT, 2:UPGRADE 3:ATMODE

UN -- Total UART number (read only)

LG -- Debug log message (read only)

ER -- Error message (read only)

IM 0:STATIC, 1:DHCP, 2:PPPoE Obtain IP method

OP

0:CLIENT, 1:SERVER, 2:MIXED,

3:UDP Operation mode

DD 1:ENABLE, 0:DISABLE DDNS enable/disable flag

CP 1:ENABLE, 0:DISABLE Connection password enable/disable flag

PO 0:RAW, 1:TELNET Data transmission protocol

(only raw data transmission is supported for

current version)

DG 1:ENABLE, 0:DISABLE Debug message output flag

KA 1:ENABLE, 0:DISABLE Keep alive flag

KI 0 ~ 65535 Tx KeepAlive interval (0~65535ms)

NNN

KE 0 ~ 65535 KeepAlive enable interval (0~65535ms)

RI 0 ~ 65535 Reconnection interval

(client mode only, 0~65535ms)

LI 192.168.11.2 (Default value) Local IP address

SM 255.255.255.0 (Default value) Subnet mask

GW 192.168.11.1 (Default value) Gateway

DS 0.0.0.0 (Default value) DNS server IP

LP 5000 (Default value) Local port number

RP 5000 (Default value) Remote host port number

RH 192.168.101.200 (Default value) Remote host IP/name

BR 0:300bps, 1:600bps, 2:1200bps, Baud rate index

3:1800bps, 4:2400bps, 5:4800bps,

6:9600bps, 7:14400bps, 8:19200bps,

9:28800bps, 10:38400bps,

11:57600bps, 12:115200bps,

13:230400bps

DB 0:7bit, 1:8bit, 2:9bit Data bit

PR

0:NONE, 1:ODD,

2:EVEN parity

SB 0:1bit, 1:2bit Stop bit

FL 0:NONE, 1:XON/XOFF, 2:CTS/RTS Flow Control

OOO

IT 0 ~ 65535 Inactivity timer (0~65535sec)

PT 0 ~ 65535 Serial data packing interval (0~65535ms)

PS 0 ~ 255 Packing size (0~255)

PD 0 ~ 255 Packing indicator (0~255)

TE 1:Enable, 0:Disable Software trigger enable flag

SS 010203 (Default value) software trigger (fixed 3 bytes in hex)

NP ******** Connection password (Max. 8 bytes)

SP ******** Search password (Max. 8 bytes)

EC 1:Enable, 0:Disable Show serial input echo or not

WIZ108SR is not supported this CMD.

SV -- Save setting message

(After command, WIZ107SR needs some

delay about 50ms)

RT -- Reboot the device

EX -- Exit from command mode

FR -- Factory Reset

Table A 10 Comandos AT

PPP

Figure A 33 Esquema interno Wiznet

WIZ107SR Interface Board Schematic

QQQ

Figure A 34 WIZ107 SR diagrama de flujo

HW_TRIG PIN

The way of detection connect status is monitoring the HW_TRIG Pin. When the connection is established,

HW_TRIG pin goes Low. And, it will go HIGH when connection is closed. Actually, this pin works both

direction, like Input and Output.

In the initial time, this pin is INPUT for Hardware Trigger (for serial command mode). After

that, this pin is OUTPUT for connection status.

RRR

7.6. A.6 CODIGO LABVIEW

SSS

Figure A 35 Interfaz Final

TTT

7.7. A.7 ALIMENTACIÓN SOLAR

Cálculos Energéticos

Energía diaria =? (Wh/día)

Energía diaria (Wh/día) = #Unidades * PotenciaDC * Horas de uso + (#Unidades*PotenciaAC*

Horas de uso)/ Rend.inver

Energía diaria = 1*0,5W*24+0=12(Wh/día)

Energía diaria = 12 (Wh/día)

Carga diaria =? (Ah/día)

Carga diaria (Ah/día)= Energía diaria/Vn.mod=12/12=1(Ah/día)

Carga diaria = 1(Ah/día)

Capacidad Teórica batería =? (Ah)

Capacidad Teórica = Carga diaria (Ah/día)*#días/ Prof. Descarga

Capacidad Teórica = 1*5/0.8=6,25

Capacidad Teórica = 6,25 Ah

Igeneración =? (A), del regulador

Igeneración= I dimensionado * Np

Igeneración=0,351 * 2

Igeneración= 0,7A

Para la potencia en DC sed sobredimensiona aproximadamente en un 100%, PDC=0,5 W

NS=?, número de módulos en serie

NS= Vn/Vn.mod= 12/12

UUU

NS=1

NP=?, número de módulos en paralelo

NP= Carga diaria (Ah/día)/ Radiación inclinada/ Rend. Generación/ Rend. Faradaico/

Idimensionado

NP= 1(Ah/día)/3,5/0,9/0,89/0,351

NP= 1,016(más de un módulo)

N =?, número de módulos en total

N = Ns*Np=1*1,016 (≈2 módulos))

N = 2 (# de módulos 2-5 necesarios).

VVV

Anexo B: Construcción de Antena A continuación se presentan todos los materiales que fueron necesarios para poder construir la

antena de tipo Double Cross:

Cuatro metros de tubo PVC de 25mm de diámetro.

Ocho tapones de PVC para encolar de 25mm de diámetro.

Ocho varillas de aluminio de 3mm de diámetro.

Un tapón de tubo PVC de 3 pulgadas tipo liso

Cuatro conexiones de PVC tipo T para empalmar de 25mm de diámetro.

Cinco Reductores de 25mm a 20mm de PVC para empalme

Pega PVC.

Cuatro metros de cable coaxial del tipo RG-174

8 Arandelas para soldar cables electicos motrices

8 tornillos de penetración.

Para iniciar la construcción de esta antena se deben cortar los 4 metros de tuvo PVC en 8 tubos de

14 cm estos se usaran para el soporte de las varillas de aluminio, recomendación usar una sierra y

una cinta métrica se requiere precisión.

Después cortar 4 tubos de PVC de 22 cm esto será utilizara sostener los dipolos ensamblados y

unirlos al cajetín eléctrico

Cortar la barra de aluminio en 8 barras de 52cm cada una esto tiene que ser preciso ya que 1 mm

más de aluminio agrega 1hz de frecuencia. Recomendación usar sierra de disco en estación plana.

Perforar los 8 tapones de PVC con una broca de 3mm esto será el soporte del aluminio para darle

fuerza y rigidez.

Perforar 5 agujeros en el tapón de PVC de 3 pulgadas de grosor tipo liso con una broca de 25mm

esto debe ser en forma de cruz y la parte inferior para anexar el soporte de la misma. Es

recomendable llevarlo a un taller de torno, ya que estos cuentan con calibradores milimétricos.

WWW

De los 4 metros de cable RG-174 cortar 2 cables de 72 cm de longitud

De los 4 metros de cable RG-174 cortar 2 cables de 108 cm de longitud

Figure A 36 Soporte de los dipolos

Después de tener todos los materiales, preparados iniciamos con la construcción.

Figure A 37 Materiales

Tomamos el tapón de PVC de 3 pulgadas y pegamos en forma de cruz los 4 reductores de PVC,

que a su vez es conectado a las cuatro camisas de 25mm se debe usar pegar de tipo PVC dejar secar

totalmente.

XXX

Figure A 38 Cajetín Ensamblado

Ensamble de cajetín

A continuación tomamos una barra de aluminio y en sus uno de sus extremos abrimos un agujero

con una broca de 1mm esta será la guía para el ingreso del tornillo de penetración que debe de

pasar de lado a lado, realizar este proceso en todos las barras cortadas anteriormente. Una vez

hecho el paso anterior tomamos dos arandelas y soldamos los cables previamente cortados

positivo y negativo

El siguiente paso es agarrar los tornillos penetración y poner primero la arandela sobre la barra de

aluminio y proceder a socar el tonillo totalmente para que este quede a presión en este paso es

importante recordar que un cable une 2 barras de aluminio una al positivo y otra al negativo estas

se deben separa 0.25 lambda ya que si se separa más o menos el campo eléctrico quedada mal

distribuido esto generada ROE y otro tipo de pérdidas.

YYY

Figure A 39 Conexión del cable coaxial al dipolo

Después de ello se pone una T de 25mm y se debe pasar la varilla con su cable, la varilla debe de

salir en un extremo de la T y el cable por la parte de abajo, una vez hecho esto con extremo cuidado

por los cables tomar 2 tubos de 14mm y poner en las T para darle soporte a los dipolos, para finalizar

ponemos el tapón de 25 mm de PVC para dejar bien cerrado y socado el dipolo, en el tapón es

recomendable señalar cual es axis para no confundirse y también rotularlo con norte, sur, este,

oeste.

Figure A 40 Posición de T, tubos de aluminio y cable coaxial.

Hacer esto con los cuatro dipolos.

IMPORTANTE

Los dipolos con cables RG-174 Norte y Sur son de 72 CM.

Los dipolos con cables RG-174 Este y Oeste son de 108 CM.

ZZZ

Una vez haya secado el tapón de 3 pulgadas con los 4 tubos en forma de cruz proceder a poner cada

uno de los dipolos y señalar cuáles son sus posiciones, norte, sur, este, oeste.

Figure A 41 Estructura de la antena y sus dipolos

Una vez hecho esto procedemos a usar el circuito hecho previamente con las conexiones

adecuadas. Donde ya serán explicadas.

Se debe soldar y tener la mejor conectividad en todos los elementos. Rotulamos cada uno de los

dipolos para saber su orientación Norte (1), Sur (2), Este (3) Oeste (4).

AAAA

Al saber cuál es la posición de cada uno procederemos a soldar de esta manera el negativo del Norte

(1) con el Negativo Sur (2) y del mismo modo el negativo de ESTE (3) con el negativo de Oeste

(4). Luego de ello quedan los 4 positivos donde el Norte (1) va conectado con el positivo del

Oeste(4) y el Positivo del Sur(2) va conectado con el positivo del Este(3). Después el resto del

cableado debe de ponerse el negativo a la conexión Norte, Oeste (1,3) y el positivo a la conexión

Sur, Este (2,4). Así obtenemos el desfase de 90 grados ya que es necesaria para nuestro objetivo, y

así lograr la polarización circular a la derecha con su desfase para la perfecta recepción de NOAA.

Figure A 42 Pistas para la conexión de los dipolos

Después de ello enrollar todos los cables dentro del tapón de PVC de 3 pulgadas con su circuito y

sellar con cinta o algún tapón para ello.

BBBB

Los dipolos se ubicaron como se muestra en es mostrado en las imágenes. De esta forma cada uno

tuvo su ubicación exacta en el espacio dando una radiación isotrópica hacia arriba, la separación

que tendrá cada uno de estos dipolos con su coordenada será de un cuarto de longitud de onda y

cada dipolo debe tener un ángulo de treinta grados con el origen de coordenadas, de esta forma se

garantiza que la impedancia de cada dipolo será de aproximadamente 50 Ohm.

7.8. B.1 SCRIPT DE MATLAB GENERACIÓN DEL PATRÓN DE

RADIACIÓN.

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/////////////////////////////////////////////////////////////

////////////////////Autor: Marcelo Obando, en colaboración con Oscar Cruz, Gabriel Delgadillo.////////

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

%Visualización del patrón de radiación del Double Cross Array en 3d y cartesiano

Figure A 43 Antena Double Cross con sus dipolos en 30 grados.

CCCC

[pattern_phitheta,phi,theta] = importcustantdemopattern ;

[pattern_azel,az,el] = phitheta2azelpat(pattern_phitheta,phi,theta);

freqVector = [1 137.55].*1e6; % Frequency range for element pattern

hAnt = phased.CustomAntennaElement('FrequencyVector',freqVector,...

'AzimuthAngles',az,...

'ElevationAngles',el,...

'RadiationPattern',pattern_azel);

fmax = freqVector(end);

figure (2)

c = 3e8;

lambda = c/fmax;

hArray = phased.URA('Element',hAnt,'Size',2,'ElementSpacing',lambda/4)

plotResponse(hArray,fmax,c,'RespCut','3D','Format','UV');

figure (3)

plotResponse(hArray,fmax,c,'Format','UV','RespCut','U');

axis([-1 1 -50 0]);

DDDD

Anexo C: Scripts S.Q.L Server y Visual Studio

7.9. C.1 SCRIPT BASE DE DATOS USUARIOS

USE [Datos_EAA]

GO

Object: Table [dbo].[Usuarios]

SET ANSI_NULLS ON

GO

SET QUOTED_IDENTIFIER ON

GO

SET ANSI_PADDING ON

GO

CREATE TABLE [dbo].[Usuarios](

[Usuario] [varchar](10) NULL,

[Clave] [varchar](10) NULL,

[Key] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,

CONSTRAINT [PK_Usuarios] PRIMARY KEY CLUSTERED

(

[Key] ASC

)WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, IGNORE_DUP_KEY =

OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]

) ON [PRIMARY]

GO

SET ANSI_PADDING OFF

GO

7.10. C.2. SCRIPT DATOS ALMACENADOS DE LA ESTACIÓN

USE [Datos_EAA]

GO

Table [dbo].[Tabla4]

SET ANSI_NULLS ON

GO

EEEE

SET QUOTED_IDENTIFIER ON

GO

SET ANSI_PADDING ON

GO

CREATE TABLE [dbo].[Tabla4](

[fecha] [varchar](10) NULL,

[hora] [varchar](10) NULL,

[temp] [float] NULL,

[humedad] [int] NULL,

[presion] [float] NULL,

[velocidad] [int] NULL,

[direccion] [int] NULL,

[Key] [int] IDENTITY(1,1) NOT NULL,

CONSTRAINT [PK_Tabla4] PRIMARY KEY CLUSTERED

(

[Key] ASC

)WITH (PAD_INDEX = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE = OFF, IGNORE_DUP_KEY =

OFF, ALLOW_ROW_LOCKS = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS = ON) ON [PRIMARY]

) ON [PRIMARY]

GO

SET ANSI_PADDING OFF

GO

7.11. C.3. SCRIPT EN VISUAL BASIC WINDOWS FORM

(CONSULTS)

<%@ Page Title="" Language="C#" MasterPageFile="~/Site.Master" AutoEventWireup="true" CodeBehind="HistogramaDireccion.aspx.cs" Inherits="EAA_WEB.HistogramaDireccion" %> <asp:Content ID="Content1" ContentPlaceHolderID="MainContent" runat="server"> <script src="Scripts/Highcharts/Scripts/jquery.js"></script> <script src="Scripts/Highcharts/Scripts/highcharts.js"></script> <script src="Scripts/Highcharts/Scripts/exporting.js"></script> <asp:Calendar ID="Calendar1" runat="server" BackColor="White" BorderColor="White" Font-Names="Verdana" Font-Size="9pt" ForeColor="Black" Height="190px" NextPrevFormat="FullMonth" Width="350px" BorderWidth="1px"> <DayHeaderStyle Font-Bold="True" Font-Size="8pt" /> <NextPrevStyle Font-Bold="True" Font-Size="8pt" ForeColor="#333333" VerticalAlign="Bottom" /> <OtherMonthDayStyle ForeColor="#999999" />

FFFF

<SelectedDayStyle BackColor="#333399" ForeColor="White" /> <TitleStyle BackColor="White" Font-Bold="True" Font-Size="12pt" ForeColor="#333399" BorderColor="Black" BorderWidth="4px" /> <TodayDayStyle BackColor="#CCCCCC" /> </asp:Calendar> <asp:DropDownList ID="ddlHoraI" runat="server"></asp:DropDownList> <asp:DropDownList ID="ddlHoraO" runat="server"></asp:DropDownList> <asp:Button ID="Button1" runat="server" Text="Mostrar" OnClick="Button1_Click" /> <asp:Literal ID="ltrChart" runat="server"></asp:Literal> </asp:Content>

7.12. C.4. SCRIPT EN C

using DotNet.Highcharts.Helpers; using DotNet.Highcharts.Options; using System; using System.Collections.Generic; using System.Data.SqlClient; using System.Linq; using System.Web; using System.Web.Configuration; using System.Web.UI; using System.Web.UI.WebControls; namespace EAA_WEB public partial class HistogramaDireccion : System.Web.UI.Page string connectionString = WebConfigurationManager.ConnectionStrings["Datos_EAAConnectionString"].ConnectionString; protected void Page_Load(object sender, EventArgs e) if (!IsPostBack) BindTime(); private void BindTime() // Set the start time (00:00 means 12:00 AM) DateTime StartTime = DateTime.ParseExact("00:00", "HH:mm", null); // Set the end time (23:55 means 11:55 PM) DateTime EndTime = DateTime.ParseExact("23:55", "HH:mm", null); //Set 5 minutes interval TimeSpan Interval = new TimeSpan(0, 5, 0); //To set 1 hour interval //TimeSpan Interval = new TimeSpan(1, 0, 0); ddlHoraI.Items.Clear();

GGGG

ddlHoraO.Items.Clear(); while (StartTime <= EndTime) ddlHoraI.Items.Add(StartTime.ToShortTimeString()); ddlHoraO.Items.Add(StartTime.ToShortTimeString()); StartTime = StartTime.Add(Interval); ddlHoraI.Items.Insert(0, new ListItem("--Select--", "0")); ddlHoraO.Items.Insert(0, new ListItem("--Select--", "0")); protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e) string selectSql = "select direccion from [Tabla4] where cast(hora as datetime) between cast('" + Convert.ToString(ddlHoraI.SelectedValue) + "' as datetime) and cast('" + Convert.ToString(ddlHoraO.SelectedValue) + "' as datetime) and fecha = cast( '" + Convert.ToString(Calendar1.SelectedDate.Date) + "'as date) order by hora"; string selectSql1 = "select Count(direccion) conta from [Tabla4] where cast(hora as datetime) between cast('" + Convert.ToString(ddlHoraI.SelectedValue) + "' as datetime) and cast('" + Convert.ToString(ddlHoraO.SelectedValue) + "' as datetime) and fecha = cast( '" + Convert.ToString(Calendar1.SelectedDate.Date) + "' as date)"; string selectSql2 = "select hora from [Tabla4] where cast(hora as datetime) between cast('" + Convert.ToString(ddlHoraI.SelectedValue) + "' as datetime) and cast('" + Convert.ToString(ddlHoraO.SelectedValue) + "' as datetime) and fecha = cast( '" + Convert.ToString(Calendar1.SelectedDate.Date) + "'as date) order by hora"; SqlConnection con = new SqlConnection(connectionString); SqlCommand com = new SqlCommand(selectSql, con); SqlCommand com1 = new SqlCommand(selectSql1, con); SqlCommand com2 = new SqlCommand(selectSql2, con); int tamanio = 0; con.Open(); SqlDataReader read1 = com1.ExecuteReader(); while (read1.Read()) tamanio = Convert.ToInt32(read1["conta"]); Object[] chartValues = new object[tamanio]; string[] strtValues = new string[tamanio]; read1.Close(); int a = 0; SqlDataReader read = com.ExecuteReader(); while (read.Read()) chartValues[a] = (read["direccion"]); a = a + 1; read.Close(); a = 0; SqlDataReader read2 = com2.ExecuteReader(); while (read2.Read())

HHHH

strtValues[a] = Convert.ToString(read2["hora"]); a = a + 1; read2.Close(); DotNet.Highcharts.Highcharts chart = new DotNet.Highcharts.Highcharts("chart") .SetTitle(new Title Text = "Direccion Del viento", X = -20 ) .SetXAxis(new XAxis Categories = strtValues ) .SetSeries(new Series Data = new Data(chartValues) ); ltrChart.Text = chart.ToHtmlString();

7.13. C.5. SCRIPT VISUAL STUDIO TABLA

<%@ Page Title="" Language="C#" MasterPageFile="~/Site.Master" AutoEventWireup="true" CodeBehind="Tabla.aspx.cs" Inherits="EAA_WEB.WebForm3" %> <asp:Content ID="Content1" ContentPlaceHolderID="MainContent" runat="server"> <asp:GridView ID="GridView1" runat="server" AllowPaging="True" AutoGenerateColumns="False" DataKeyNames="Key" DataSourceID="SqlDataSource1" Height="534px" BackColor="#CCFFFF" BorderColor="Black" BorderStyle="Double" Width="764px"> <Columns> <asp:BoundField DataField="Key" HeaderText="Key" InsertVisible="False" ReadOnly="True" SortExpression="Key" /> <asp:BoundField DataField="fecha" HeaderText="Fecha" SortExpression="fecha" /> <asp:BoundField DataField="hora" HeaderText="Hora" SortExpression="hora" /> <asp:BoundField DataField="temp" HeaderText="Temperatura" SortExpression="temp" /> <asp:BoundField DataField="humedad" HeaderText="Humedad" SortExpression="humedad" />

IIII

<asp:BoundField DataField="presion" HeaderText="Presion" SortExpression="presion" /> <asp:BoundField DataField="velocidad" HeaderText="Velocidad" SortExpression="velocidad" /> <asp:BoundField DataField="direccion" HeaderText="Direccion" SortExpression="direccion" /> </Columns> </asp:GridView> <asp:SqlDataSource ID="SqlDataSource1" runat="server" ConnectionString="<%$ ConnectionStrings:Datos_EAAConnectionString %>" SelectCommand="SELECT [Key], [fecha], [hora], [temp], [humedad], [presion], [velocidad], [direccion] FROM [Tabla4]"></asp:SqlDataSource> </asp:Content>

7.14. C.6. SCRIPT VISUAL STUDIO LOGIN

<%@ Page Language="VB" MasterPageFile="~/Site.Master" AutoEventWireup="true" CodeFile="login.aspx.vb" Inherits="_Default" %> <asp:Content ID="Content1" ContentPlaceHolderID="MainContent" runat="server"> <!DOCTYPE html> <style type="text/css"> .auto-style1 height: 30px; </style> <div style="height: 132px; width: 310px; margin-left: 360px;"> <asp:Panel ID="Panel2" runat="server" Height="115px" Width="302px"> <table style="width: 100%; height: 70px;"> <tr> <td class="auto-style1"> Usuario: <asp:TextBox ID="usu" runat="server" Width="153px" AutoPostBack="True"></asp:TextBox> </td> </tr> <tr> <td style="margin-left: 40px">Password:<asp:TextBox ID="pas" runat="server" style="margin-left: 12px" Width="160px" TextMode="Password"></asp:TextBox> </td> </tr> <tr> <td style="margin-left: 40px"> <asp:Button ID="Button1" runat="server" Text="Login" Width="123px" /> <asp:SqlDataSource ID="SqlDataSource1" runat="server" ConnectionString="<%$ ConnectionStrings:Datos_EAAConnectionString %>" SelectCommand="consulta" SelectCommandType="StoredProcedure"> <SelectParameters>

JJJJ

<asp:ControlParameter ControlID="usu" Name="usu" PropertyName="Text" Type="String" /> <asp:ControlParameter ControlID="pas" Name="pas" PropertyName="Text" Type="String" /> </SelectParameters> </asp:SqlDataSource> </td> </tr> </table> </asp:Panel> </div> <asp:Panel ID="Panel1" runat="server" Height="205px"> </asp:Panel> </asp:Content>

7.15. C.7. SCRIPT EN C DEL LOGIN

Imports System.Data Partial Class _Default Inherits System.Web.UI.Page Protected Sub Button1_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles Button1.Click Dim numero As Integer Dim dvSql As DataView = DirectCast(SqlDataSource1.Select(DataSourceSelectArguments.Empty), DataView) If dvSql.Count > 0 Then numero = 1 End If If numero = 1 Then Session("usuario") = dvSql(0).Item(0) Response.Redirect("Default.aspx") End If End Sub Protected Sub pas_TextChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles pas.TextChanged End Sub

KKKK

ANEXO D presupuesto del proyecto

7.16. D.1. PRESUPUESTO DE LA ESTACION AGROMETEREOLOGICA AUTOMATICA

# Cantidad Items Descripcion Dolares Tipo de cambio Cordobas

1 2 Paneles Solares Paneles Solares Eco Worthy 5W, 0.35 A $76.00 C$ 28.25 C$ 2,147.00

2 1 Regulador LVMS Regulador de voltaje de 30 A para energia solar $20.00 C$ 28.25 C$ 565.00

3 1 Bateria Bateria CDP 14V, 4.7 AH $15.00 C$ 28.25 C$ 423.75

4 1 Sensor MPX4115A Sensor de Presion Barica $30.00 C$ 28.25 C$ 847.50

5 1 Sensor HIH-4000-01 Sensor de humedad relativa $25.00 C$ 28.25 C$ 706.25

6 1 Sensor DS 1620 Sensor de temperatura $12.00 C$ 28.25 C$ 339.00

7 1 Anenometro 4910 Sensor de velocidad y direccion del viento $135.00 C$ 28.25 C$ 3,813.75

8 2 Placas de cobre Placas para montar circuitos Impresos $10.00 C$ 28.25 C$ 282.50

9 1 Litro de acido Nitrico Acido para revelar pistas de cobre $3.00 C$ 28.25 C$ 84.75

10 2 Radio Enlances Enlances de la marca Ubiquiti para Trasmision y recepcion $110.00 C$ 28.25 C$ 3,107.50

11 12 Metros de cable UTP Cables de red para conexiones $4.00 C$ 28.25 C$ 113.00

12 1 Elementos electronicos Condesadores,diodos, acopladores, resistencias entre otros $6.00 C$ 28.25 C$ 169.50

13 1 Microchip PIC 16F877A Chip de control $8.00 C$ 28.25 C$ 226.00

14 1 LCD 16x2 Pantalla de 16 caracteres por dos filas $12.00 C$ 28.25 C$ 339.00

15 1 Max 232 Conversor de 5V CMOS a 15 y -15 V TTL $9.00 C$ 28.25 C$ 254.25

16 1 Conversor de Rs-232 a Ethernet Modulo Wiznet107SR convierte de un protocolo Serial a Ethernet $39.00 C$ 28.25 C$ 1,101.75

17 1 Tripode de parlante Tripode de apoyo de la estructura $20.00 C$ 28.25 C$ 565.00

18 1 Codo de una pulgada PVC Codo PVC $1.00 C$ 28.25 C$ 28.25

19 1 T de una pulgada PVC T PVC $1.00 C$ 28.25 C$ 28.25

20 1 Camisa de una pulgada PVC Camisa PVC $1.00 C$ 28.25 C$ 28.25

21 2 Camisa Hembra de una pulgada PVC Camisa Hembra PVC $2.00 C$ 28.25 C$ 56.50

22 2 Tapones lisos de una pulgada PVC Tapones Lisos PVC $2.00 C$ 28.25 C$ 56.50

23 2 Tapones Machos de una pulgada PVC Tapones Machos PVC $2.00 C$ 28.25 C$ 56.50

24 1 Caja de madera persianada 20x20x20 Cm Garita Metereologica para los sensores recomendacion de la OMM $7.00 C$ 28.25 C$ 197.75

25 2 Abrazaderas numero 2 Soporte para los paneles solares $8.00 C$ 28.25 C$ 226.00

26 5 Metros de Cable AWG Cables para conexiones electricas $5.00 C$ 28.25 C$ 141.25

27 2 Metros de tubo PVC Soporte del tripode y elementos aereos $6.00 C$ 28.25 C$ 169.50

28 1 Caja Lebrand para exteriores 22 x 18 Cm Caja de seguridad de elementos electronicos $37.00 C$ 28.25 C$ 1,045.25

29 1 Conector Lan/poe 5v Conector para alimentar el radioenlance por voltajes DC $5.00 C$ 28.25 C$ 141.25

30 5 Metros de Estaño Estaño para soldar componentes Electronicos $2.50 C$ 28.25 C$ 70.63

31 Impuestos Aduaneros $155.00 C$ 28.25 C$ 4,378.75

32 Servicios Profesionales Configuracion, Diseños, Programas, Software, Construccion $1,200.00 C$ 28.25 C$ 33,900.00

$1,968.50

C$ 55,610.13

ValorCostos de la construccion de la Estacion Agrometereologica Automatica.

Total en Dolares

Total en Cordobas

LLLL

7.17. D.2. PRESUPUESTO DE LA ANTENA DOUBLE CROSS

# Cantidad Items Descripcion Dolares Tipo de cambio Cordobas

1 2 Tapon PVC 3" Pulgadas Liso Soporte principal de la estrucutra $8.00 C$ 28.25 C$ 226.00

2 4 Reductores de 1"1/2 a 1" Uniones $4.00 C$ 28.25 C$ 113.00

3 2 Metros de tubo PVC 1 Pulgada Estructura de los dipolos y elementos $9.00 C$ 28.25 C$ 254.25

4 1 Tubo de hierro galbanizado Soporte principal de la estructura $31.50 C$ 28.25 C$ 889.88

5 6 Metros de alumio 3 mm Material Radiante $3.75 C$ 28.25 C$ 105.94

6 8 Tapones lisos PVC 1" Tapon PVC $6.00 C$ 28.25 C$ 169.50

7 4 T PVC Lisa 1" T PVC Lisa $1.70 C$ 28.25 C$ 48.03

8 10 Cable coaxial RG-59 Cable de conexion de 50 OHM $10.61 C$ 28.25 C$ 299.73

9 2 Spray Pintura Pintura para acabado $4.00 C$ 28.25 C$ 113.00

10 8 Tornillos de penetracion Conexion entre dipolos y cable $2.00 C$ 28.25 C$ 56.50

11 8 Ojos de gatos Conexion entre dipolos y cable $2.00 C$ 28.25 C$ 56.50

12 2 Estaño Soldadura electronica $1.00 C$ 28.25 C$ 28.25

13 1 Clad Cooper Tarjeta del circuito $1.50 C$ 28.25 C$ 42.38

14 1 SDR- RTLD Receptor de la antenna $30.00 C$ 28.25 C$ 847.50

15 1 Conector de Coaxial a SMA Conversor de coaxail a SMA $5.00 C$ 28.25 C$ 141.25

16 1 Conector de Coaxial Conector termial Coaxial $1.00 C$ 28.25 C$ 28.25

$121.06

C$ 3,419.95

Costos de la construccion de la Antenna Double Cross Valor

Total en Dolares

Total en Cordobas

MMMM

7.18. D.3. COMPARACION DE ESTACIONES AUTOMATICAS

Figure A 44 Estación Meteorológica Profesional 900ET

Fabricante: SPECTRUM

Estación Meteorológica Profesional WatchDog 900ET

La estación meteorológica profesional y económica que se detalla a continuación es

una estación muy versátil y sencilla de instalar y fácil de utilizar.

En su configuración básica es capaz de medir los siguientes parámetros:

Medir la Velocidad del viento

Medir la Dirección del viento

Medir la Temperatura ambiente

Medir la Humedad relativa

Medir el Punto de Rocío

Medir la Pluviometría

Medir la Radiación solar

Medir la Evapotranspiración

NNNN

Además es configurable y adaptable para medir más parámetros opcionalmente, hasta

5 sensores externos para crear un sistema de control climático perfectamente ajustado

a sus necesidades:

Medir la Humedad del suelo

Medir la Humedad foliar

Medir la Temperatura del suelo

Medir la Presión en el riego

Fácil de instalar y utilizar:

El equipo de medición meteorológica, se suministra completo, con los sensores

integrados montados, a falta tan solo, de la instalación de la veleta o anemómetro para

medir la velocidad y dirección del viento. Este sensor de viento se instala muy

fácilmente.

Los tres sensores externos opcionales que se pueden añadir al equipo se enchufan

directamente sin necesidad de cableados añadidos ni calibración específica. El soporte

de montaje se fija a un poste o trípode de 4,5 cm.

Aplicaciones:

La estación meteorológica se ofrece con distintas configuraciones; la configuración

básica le permite medir los parámetros más habituales de control climático como

son: Velocidad del viento, Dirección del viento, Temperatura ambiente, Humedad

relativa, Punto de Rocío, Evapotranspiración, Pluviometría y Radiación solar, así

que puede ser utilizada por cualquier persona que necesite una estación meteorológica

convencional, profesional y a un precio económico.

Medir las condiciones meteorológicas es importante en muchos procesos industriales,

en laboratorios, en trabajos de campo, en almacenes, en fincas agrícolas, en campos

de golf, aeropuertos, en aeródromos, y por supuesto esta estación es ideal para los

aficionados a la meteorología porque tiene todas las características de una estación de

calidad profesional a un precio razonablemente bajo. Le ayudará a tomar la decisión

adecuada, de cuando regar, de cuando cerrar toldos, cuando es buen momento para

instalar carpas, etc.

OOOO

La estación meteorológica se usa también en la agricultura, en la jardinería, en la

industria y en el sector de la investigación.

La estación meteorológica WatchDog 900ET le permite optimizar sus programas de

riegos y control integrado de plagas.

La estación meteorológica WatchDog 900ET en conjunción con el software SpecWare

le permite el control, documentación y análisis de una base de datos personalizado

sobre las condiciones locales. Diseñado con el fin de ser un producto relativamente

económico, la estación meteorológica le informa de manera inmediata y localmente de

las condiciones climáticas, y evita que sus decisiones dependan de la información que

se proporciona por los medios de comunicación o por mediciones realizadas en lugares

que están alejados de su finca o lugar de medida del tiempo.

La estación le permitirá almacenar las lecturas medidas.

Con el software SpecWare que acompaña a la estación, puede descargar los datos

almacenados durante el tiempo que la estación ha estado funcionando.

Se muestran los datos como gráficos o tablas. Use el software para multitud de cálculos

y resúmenes de semana, mes, o año. Con esta estación meteorológica puede calcular

evapotranspiración y le ayudará con las necesidades de riego.

Diseño seguro y fiable:

La estación meteorológica WatchDog 900ET incorpora un data logger integrado que

memoriza las lecturas en una memoria interna que conserva la información guardada

en caso de pérdida de energía. Puede seleccionarse la toma de lecturas en intervalos

de 1, 10, 15, 30, 60 y 120 minutos. Una lectura cada 30 minutos permitirá grabar 65

días de información hasta que se llene la memoria del data logger. Una pantalla de LCD

muestra una visión instantánea de la carga de las pilas y las lecturas.

El equipo funciona con cuatro pilas AA con una vida aproximada de 8 meses que

evita la necesidad de montar (y mantener) paneles solares o conexiones eléctricas.

PPPP

Sensores para la Estación Meteorológica WatchDog 900ET

Sensor Rango de Medición Resolución Precisión

Dirección del viento 0º...360º 2º ± 7º

Velocidad del viento 0...281 km/h 1 km/h ± 5%

Temperatura ambiente -20ºC...70ºC 0.1ºC ± 0.7ºC

Humedad relativa 10% a 100% 0.1% ± 3%

Punto de rocío -73ºC a 60ºC ± 2ºC

Pluviometría 0.25 cm resolución ± 2%

Radiación solar 1 a 1,250 w/m2 ± 5%

Humedad de suelo 0...100% ± 0.2 %

Temperatura de suelo -30ºC...100ºC ± 0.6%

Humedad foliar 0(seco) - 15(mojado

Riego (presión) Cambia a 5 psi ± 1 psi

Table A 11 Sensores para la Estación Meteorológica

Especificaciones - Características WatchDog 900ET

Alimentación 4 x baterías de 1,5 V AA

Duración de la batería máximo 12 meses de funcionamiento

Dimensiones 300 x 215 x 300 mm

Peso 2900 g

Puerto RS-232

Pantalla LCD dual gráfico

QQQQ

Carcasa plástico ABS

Rango de temperatura operativa -20 ... +70 °C

Memoria 8800 serie de mediciones

Valores calculados Punto de rocío, Wind Chill (sensación térmica)

Table A 12 Especificaciones del equipo

Tiene a su disposición 4 configuraciones de la estación meteorológica:

Modelo ESTACIÓN BÁSICA que incluye:

- Estación meteorológica WatchDog ET900

- Sensor para medir la Velocidad del viento

- Sensor para medir la Dirección del viento

- Sensor integrado para medir la Temperatura ambiente

- Sensor integrado para medir la Humedad relativa

- Sensor integrado para medir la Pluviometría

- Sensor integrado para medir la Radiación solar

- Trípode de aluminio

- Software de análisis de medidas SpecWare (versión en idioma inglés y para Windows)

Modelo ESTACIÓN HUMEDAD DEL SUELO que incluye todos los componentes del

modelo básico más:

- 2 sensores para medir la Humedad del suelo a distintas profundidades

- 1 sensor para medir la Temperatura del suelo

Modelo ESTACIÓN HUMEDAD FOLIAR que incluye todos los componentes del

modelo básico más:


- 1 sensor para medir la Humedad foliar

Modelo ESTACIÓN RIEGO que incluye todos los componentes del modelo básico más:


RRRR

- 1 sensor de Riego, que permite saber cuándo se ha regado y comparar esta

información con los datos de humedad de suelo u otros parámetros.

Table A 13 Comparación técnicas de estaciones.

Medicion Medicion

Escabilidad Escabilidad

Alimentacion Alimentacion

Comunicacion Comunicacion

Visualizacion Visualizacion

Imagenes Satelitales Imagenes Satelitales

Seguridad Seguridad

Presentacion de datos Presentacion de datos

Rs-232

No disponibleLogin de usuario

Graficos dinamicos

Dashboard

Histogramas Diagramas de pastel y barra

Radio enlace (IP)

LCD 16 X 2

Pagina Web

No disponibleImagenes Climaticas (NOAA)

LCD grafico

Almacenamieto en base de datos

Interfaz de control (HMI)

Soporta hasta cinco sensores

Almacenamieto limitado

SpecWare Interfaz de control (HMI)

Sistema fotovoltaico 4 Baterias AA

Prototipo de estacion Agrometereologica

automatica con adquisicion de imagenes

satelitales y publicacion de datos en pagina web.

Estacion Metereologica Profesional Wach Dog

900ET

COMPARACION TECNICAS DE ESTACIONES

Temperatura, Presion barica, Humedad Relativa,

Velocidad y direccion del viento

Velocidad y dirección del viento, Temperatura,

Humedad relativa, Punto de Rocío, Pluviometría,

Radiación solar, Evapotranspiración

Soporta hasta doce sensores

SSSS

Nota * Comparación no incluye costos de envió, ni impuestos aduaneros.

COMPARACION DE ESTACIONES METEREOLOGICAS AUTOMATICAS

Unidad Descripción Euro +IVA Dólares Córdobas %de costos de la estación fabricada VS

Comprar

1

Estación meteorológica BÁSICA Estación meteorológica WatchDog 900ET + Sensores básicos (3350WD2) + Trípode (3396TP) + Software completo Spec9Pro (3654P9) 3,607.62 € $4,039.98 C$117,159.42 105.41%

1

Estación meteorológica para HUMEDAD DEL SUELO Todo lo que incluye la estación básica + 2 sensores de Humedad de Suelo (6460) + 1 sensor de Temperatura del suelo (3667) 3,960.94 € $4,435.36 C$128,625.44 125.51%

1

Estación meteorológica para HUMEDAD FOLIAR Todo lo que incluye la estación básica + 2 sensores de Humedad de Suelo (6460) + 1 sensor de Humedad Foliar (3666) 4,085.57 € $4,575.36 C$132,685.44 132.63%

1

Estación meteorológica para RIEGO Todo lo que incluye la estación básica + 2 sensores de Humedad de Suelo (6460) + 1 sensor de Riego (6451) 4,256.18 € $4,768.01 C$138,272.29 142.43%

1

Estación agrometeorológica Automática con adquisición de imágenes satelitales y publicación de datos en página web +Softwares 1,647.64 € $1,966.77 C$57,036.33 0.00%

Table A 14 Comparación de Estaciones Meteorológicas Automáticas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE ...ribuni.uni.edu.ni/1361/1/80748.pdf · amigo, un...

Documents

Transcript of UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE ...ribuni.uni.edu.ni/1361/1/80748.pdf · amigo, un...